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3D printing (or additive manufacturing) is one of the topics that transforms our future significantly and sustainable. This also applies to the production of next-generation microsystems. In this context, 3D printing requires high-performance processes comparable to those available today in semiconductor manufacturing of planar structures, for example. Two-photon polymerization (2PP) is one of the fastest and at the same time highest-resolution processes in additive manufacturing. With 2PP, 3D prints finer than a human hair can be produced - but so far only from single materials. This limits the fields of application and possibilities of this fascinating technology enormously. For prints made of several materials and thus several properties, the material exchange must be done manually so far - a very labour-intensive and time-consuming and thus expensive process step. Furthermore, printing with the new material must continue exactly where it ended with the previous material. However, with structure sizes in the sub-micron range, this realignment accuracy cannot be achieved manually.

HETEROMERGE has developed a patented process for automated material exchange for 2PP printer systems, which for the first time enables multi-material prints with structure scales down to 100 nanometers with the highest print head realignment accuracy of up to 10 nanometers after the material change independent of the print substrate. The automated material exchange is even up to 10x faster than the error-prone manual exchange. 3D printing is possible on all common printing substrates used in microsystems manufacturing (e.g. silicon, glass) as well as on passive and active structures such as integrated opticals, LEDs, lasers, opto-couplers or optical fibers. The technology forms a "missing link" for a wide variety of new application areas, especially in the fields of micro-optics and micro-fluidics as well as in photonics packaging, but also in the field of tissue engineering, and thus becomes an enabler for the industrial use of high-precision printer systems.

HETEROMERGE emerged from the research group MESO3D - Mesoscopic 3D Systems. The group led by Dr Robert Kirchner was integrated into the research cluster Center for Advancing Electronics Dresden (cfaed) in autumn 2021. Funded by EXIST research transfer, a program of the German Federal Ministry of Economics and Climate, the team is preparing the market entry since May 2021. The scientists found advice and support with the application process at dresden|exists, the startup service of Dresden's universities and research institutions. The consultants will continue to support the team through the whole spin-off process. The founders´ team has several decades of experience in the fields of high-resolution 3D printing, fluidics, polymer chemistry and material science, construction and has start-up and industrial experience.

HETEROMERGE is currently looking for more team members who are enthusiastic about helping to bring this revolutionary technology to market. At the moment, this applies in particular to the areas of hardware and software development as well as materials science and fluidics.

Vote for HETEROMERGE at the futureSAX Audience Award (until 31 May 2022):
https://www.futuresax.de/gruenden/saechsischer-gruenderpreis/publikumspreis-2022?voting-id=734

HETEROMERGE:
www.heteromerge.de
Twitter: @heteromerge

Forschungsgruppe MESO3D:
https://cfaed.tu-dresden.de/kirchner-group/home

Image caption:
Automated multi-material 3D printing finer than a human hair: adding material exchange to 2-photon-direct laser writing lithography. (Model of the Frauenkirche Dresden with microscope images of printed details).

Media inquiries:

Dr. Robert Kirchner
Project leader HETEROMERGE
TU Dresden, cfaed - Center for Advancing Electronics Dresden
Tel.: +49 351 463 43966
E-Mail: robert.kirchner@heteromerge.com

Matthias Hahndorf
Science communications
TU Dresden, cfaed - Center for Advancing Electronics Dresden
Tel.: +49 351 463 42847
E-Mail: matthias.hahndorf@tu-dresden.de

https://www.cfaed.tu-dresden.de

[Deutsche Version]

TU Dresden, Center for Advancing Electronics Dresden / HETEROMERGE – Pressemitteilung 19.05.2022

HETEROMERGE: TUD-Ausgründung entwickelt und vermarktet Lösungen für den hochpräzisen Multimaterial-3D-Druck

Im Rahmen eines EXIST-Forschungstransfers entwickelt das Team von HETEROMERGE eine Technologie für den automatisierten Materialaustausch für Hochpräzisions-3D-Drucker zur Marktreife, so dass auch im Bereich extrem kleiner Strukturgrößen von bis zu 100 Nanometern Multimaterialdrucke möglich werden. Mit dieser Innovation ist das Team beim diesjährigen Sächsischen Gründerpreis der Innovationsplattform des Freistaates Sachsen - futureSAX - angetreten. Bis zum 31.05.2022 kann beim futureSAX-Publikumspreis noch für HETEROMERGE abgestimmt werden.

3D-Druck (oder additive Fertigung) gehört zu den Themen, welche unsere Zukunft maßgeblich und nachhaltig verändern. Dies gilt auch für die Fertigung zukünftiger Generationen von Mikrosystemen. Dabei werden für den 3D-Druck ähnlich leistungsfähige Verfahren, wie sie heute beispielsweise in der Halbleiterfertigung für ebene Strukturen vorhanden sind, benötigt. Zwei-Photonen-Polymerisation (2PP) ist eines der schnellsten und gleichzeitig höchstauflösenden Verfahren der additiven Fertigung. Mit 2PP lassen sich 3D-Drucke feiner als ein menschliches Haar herstellen – bisher jedoch nur aus einzelnen Materialien. Das beschränkt die Einsatzfelder und Möglichkeiten dieser faszinierenden Technologie enorm. Für Drucke aus mehreren Materialien und damit mehreren Eigenschaften, muss heute der Austausch manuell erfolgen – ein sehr arbeits- und zeitaufwändiger und damit teurer Prozessschritt. Weiterhin muss der Druck mit dem neuen Material genau an der Stelle fortsetzen, wo er mit dem vorherigen Material endete. Bei Strukturgrößen im Sub-Mikrometerbereich ist diese Neuausrichtrichtungsgenauigkeit manuell jedoch nicht zu erreichen.

HETEROMERGE hat ein patentiertes Verfahren für den automatisierten Materialaustausch für 2PP-Druckersysteme entwickelt, das erstmalig Multimateriadrucke mit Strukturgrößen bis zu 100 Nanometer bei höchster Neuausrichtungsgenauigkeit des Druckkopfes von bis zu 10 Nanometern nach dem Materialwechsel unabhängig vom Drucksubstrat ermöglicht. Der automatisierte Materialwechsel ist dabei noch bis zu 10x schneller als der fehleranfällige manuelle Austausch. Der 3D-Druck ist sowohl auf allen gängigen Drucksubstraten der Mikrosystemfertigung (z. B. Silizium, Glas) als auch auf passiven und aktiven Strukturen wie zum Beispiel integrierten Lichtwellenleitern, LEDs, Lasern, Optokopplern oder optischen Fasern möglich. Die Technologie bildet einen „Missing Link“ für vielfältigste neue Anwendungsbereiche, insbesondere in den Bereichen Mikrooptik und -fluidik sowie im Photonics Packaging, aber auch im Bereich des Tissue-Engineerings und wird damit zum Enabler für den industriellen Einsatz der Hochpräzisions-Druckersysteme.

HETEROMERGE geht aus der Forschungsgruppe MESO3D - Mesoscopic 3D Systems hervor. Die Gruppe unter der Leitung von Dr. Robert Kirchner wurde im Herbst 2021 in den Forschungscluster Center for Advancing Electronics Dresden (cfaed) integriert. Seit Mai 2021 bereitet das Team im Rahmen der Förderung EXIST-Forschungstransfer des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz den Markteinstieg vor. Unterstützung bei der Antragstellung fanden die Wissenschaftler bei dresden|exists, dem Startup Service, der Hochschulen und Forschungseinrichtungen. Die Berater:innen begleiten das Team auch weiterhin durch den gesamten Ausgründungsprozess.

Das Gründungsteam hat mehrere Jahrzehnte Erfahrungswissen in den Bereichen hochauflösender 3D-Druck, Fluidik, Polymerchemie bzw. Materialwissenschaften, Konstruktion und besitzt Gründungs- und Industrieerfahrung. HETEROMERGE sucht aktuell weitere Teamkolleg:innen, die begeistert daran mitwirken möchten, die revolutionäre Technologie zur Marktreife zu führen. Derzeit betrifft das insbesondere die Bereiche Hard- und Softwareentwicklung sowie Materialwissenschaften und Fluidik.

Abstimmen beim futureSAX Publikumspreis (bis 31.05.2022):
https://www.futuresax.de/gruenden/saechsischer-gruenderpreis/publikumspreis-2022?voting-id=734

HETEROMERGE:
www.heteromerge.de
Twitter: @heteromerge

Forschungsgruppe MESO3D:
https://cfaed.tu-dresden.de/kirchner-group/home

Bildunterschrift:
Automatisierter Multimaterial-3D-Druck, feiner als ein menschliches Haar durch Erweiterung des 2-Photonen-Laserdirektschreibens mittels automatisiertem Materialwechsel. (Modell der Frauenkirche Dresden mit Mikroskopaufnahmen gedruckter Details in Vergrößerung)

Pressekontakt:

Dr. Robert Kirchner
Projektleiter HETEROMERGE
TU Dresden, cfaed - Center for Advancing Electronics Dresden
Tel.: +49 351 463 43966
E-Mail: robert.kirchner@heteromerge.com

Matthias Hahndorf
Wissenschaftskommunikation
TU Dresden, cfaed - Center for Advancing Electronics Dresden
Tel.: +49 351 463 42847
E-Mail: matthias.hahndorf@tu-dresden.de

https://www.cfaed.tu-dresden.de