Når computere skrumper til mikrostørrelse, maskiner fylder mindre end et knappenålshoved, og apparater foretager kemiske analyser på dugdråbesmå væskemængder, må komponenterne i udstyret følge med ned i størrelse.
I DTU Science Park i Lyngby tænker ATLANT 3D Nanosystems stort, når de udvikler udstyr i mini-skala. De er ved at sætte en helt ny standard for 3D-print. Her udvikler de 3D-printere, som kan fremstille mikroskopiske print i atomtynde lag. Det giver mange fordele, fortæller Maksym Plakhotnyuk, som er CEO og en af de tre grundlæggere af startup-virksomheden:
”Traditionel mikrofremstilling af f.eks. en kontaktelektrode består af en række komplekse processer, som hver kræver særskilte maskiner og specialuddannede teknikere til at betjene dem. Det, vi har udviklet, er, hvad man kan kalde direkte print. Vi uploader en CAD-fil – en digital tegning af det ønskede produkt – til vores printer, som så printer nøjagtig det 3D-produkt, du ønsker, i nøjagtig det materiale, du ønsker. Og der er blot en enkelt tekniker til at betjene printeren.”
Med ATLANT 3D Nanosytems’ udstyr vil det typisk tage nogle få minutter at lave en sådan mikroelektrode, mens det med et traditionelt udstyr vil tage adskillige timer. Så teknologien er både hurtigere og mere fleksibel end traditionel mikrofabrikation.
Atomtynde lag
Teknologien er yderligere unik ved, at den kombinerer en mikrodyse og brugen af ALD-teknologien (Atomic Layer Deposition). Det er en teknik, som gør det muligt at afsætte et kemisk stof i et lag, som kun er et enkelt atom eller molekyle tykt ved at blæse gasser med forskellige kemikalier ned på en printoverflade. På overfladen sker der så en kemisk reaktion og afsætning af det ønskede stof i atomtynde lag ned til 0,1 nanometer.
Endelig har ATLANT 3D Nanosystems udviklet en proces, hvor de bevæger printoverfladen, så gasstrålen rammer overfladen i et forudbestemt mønster. Hvis de ændrer dette mønster fra lag til lag, kan de opbygge et 3D-emne i mikrostørrelse.
Startuppens teknologi gør det også muligt at printe flere lag af forskelligt materiale oven på hinanden i en kontinuerlig proces. Det giver mulighed for at skabe meget komplekse print. Med traditionelle mikrofabrikationsmetoder kræver det flere separate processer og maskiner til at udføre arbejdet.
Når ATLANT 3D Nanosystems producerer print, kan de i øjeblikket printe emner så små som 400 mikrometer i bredden. Målet er dog at nå ned på omkring en mikrometer. De emner, man kan printe på, kan være så store som 30 gange 30 centimeter, som bliver tæt besat med ensartede 3D-mikroprint. Med tiden er det målet at nå op på emner over en meter med tætsiddende mikroprint, hvis behovet er til det.
Højtflyvende udvikling
ATLANT 3D Nanosystems blev etableret i 2018, men virksomheden har allerede opnået stor international bevågenhed. Deres første kunde var intet mindre end NASA, som i 2021 fik leveret en ultrakompakt 3D-printer, som er konstrueret til at printe i rummet, hvor tyngdekraften er tæt på nul.
I 2021 fik startuppen en stor international pris som vinder af Hello Tomorrow Global Challenge blandt mere end 4.000 teknologiske startups. Desuden har ATLANT 3D Nanosystems modtaget en Go Global Award i guld fra International Trade Council.
Senest har ATLANT 3D Nanosystems i efteråret 2022 modtaget en investering på ca. 111 mio. DKKR fra West Hill Capital samt eksisterende investorer og japanske selskaber. Beløbet skal bruges til bl.a. at udvide antallet af ansatte og en yderligere udvikling af deres teknologi.
Maksym Plakhotnyuk kom til Danmark fra Ukraine for otte år siden for begynde et ph.d.-projekt på DTU. Her arbejdede han bl.a. med mikro- og nanofremstillingsteknikker. Gennembruddet for ATLANT 3D Nanosystems’ teknologi kom, da han i 2018 indledte et samarbejde med Ivan Kundrata og Julien Bachmann, som er specialiseret i henholdsvis maskinudvikling og ALD-processer.
ATLANT 3D Nanosystems har på nuværende tidspunkt succesfuldt printet med otte forskellige materialer, og fire af dem har et klart anvendelsespotentiale. Det drejer sig om platin, titaniumoxid, aluminiumoxid og zinkoxid. Det materiale, som i øjeblikket har det største potentiale, er platin, som især finder anvendelse i sensorer og anden mikroelektronik.
Titaniumoxid kan anvendes til bl.a. katalysatorer og til optiske emner. Aluminiumoxid anvendes som beskyttende film mod stråling, mens zinkoxid benyttes i fremstillingen af batterier, solceller og berøringsfølsomme skærme.
Mange anvendelsesmuligheder
Inden for elektronikbranchen er der et utal af anvendelsesmuligheder. Alt fra mobiltelefoner til høreapparater og bilens airbag indeholder mikroskopiske elektroniske anordninger, som med fordel kan produceres med 3D-printteknologi.
Mikroskopisk elektronik arbejder med lave elektriske spændinger og er derfor meget sensitiv over for elektromagnetisk påvirkning. Her kan den nye teknik anvendes til at fremstille en tynd film, som skærmer for den elektroniske stråling og dermed sikrer elektronikkens funktionalitet.
Mobiltelefonens skærm kan i fremtiden opfange 5G-signaler, når der med ATLANT 3D Nanosystems’ teknik bliver printet en gennemsigtig antenne på skærmen.
Mikromaskiner mellem 20 mikrometer og 1 millimeter er i hastig fremvækst, og her vil ATLANT 3D Nanosystems ligeledes kunne levere de ultrasmå komponenter.
Endelig nævner Maksym Plakhotnyuk såkaldte smart glasses, det vil sige briller, hvor en tynd påtrykt elektronisk film gør det muligt at bruge brillerne som en computerskærm, samtidig med at det er muligt at se gennem brilleglassene. Det er noget, man allerede kender fra jagerpiloters visir.
Fra udvikling til produktion
ATLANT 3D Nanosystems har planer om at etablere egentlige produktionsfaciliteter i stedet for de udviklingsfaciliteter, virksomheden indtil videre råder over. For at fremme positioneringen vil ATLANT 3D Nanosystems desuden etablere kontorer i både USA og Asien, hvor efterspørgslen efter print i den helt lille skala er stigende.
Maksym Plakhotnyuk forventer, at ATLANT 3D Nanosystems vil begynde at producere printere til kundernes udviklingsafdelinger og fremstille kommercielle printprodukter i løbet af 2023.
www.atlant3d.com
