Cuando las computadoras se reducen al tamaño micro, las máquinas ocupan menos espacio que la cabeza de un alfiler y los dispositivos realizan análisis químicos en fluidos del tamaño de una gota de rocío, los componentes del equipo deben reducir su tamaño de manera correspondiente.
ATLANT 3D Nanosystems ha desarrollado una impresora 3D en la que una corriente de gas a microescala golpea el elemento de impresión e inicia un proceso químico. El elemento de impresión puede moverse para formar el patrón de impresión deseado.
En DTU Science Park en Lyngby, ATLANT 3D Nanosystems piensa en grande al desarrollar equipos a pequeña escala. La puesta en marcha está estableciendo un estándar completamente nuevo para la impresión 3D. Aquí desarrolla impresoras 3D que pueden producir impresiones microscópicas en capas delgadas como un átomo. Esto ofrece muchas ventajas, dice Maksym Plakhotnyuk, quien es el CEO y uno de los tres fundadores de la puesta en marcha:
“La microfabricación convencional de, por ejemplo, un electrodo de contacto consta de una serie de procesos complejos, cada uno de los cuales requiere máquinas separadas y técnicos especialmente capacitados para operarlos. Lo que hemos desarrollado es lo que podría llamarse impresión directa. Subimos un archivo CAD, un dibujo digital del producto deseado, a nuestra impresora, que luego imprime exactamente el producto 3D que desea en exactamente el material que desea. Y solo hay un técnico para operar la impresora”.
Con el equipo de ATLANT 3D Nanosystems, por lo general tomará solo unos minutos crear un microelectrodo de este tipo, mientras que el equipo convencional tomará varias horas. Por lo tanto, la tecnología es más rápida y más flexible que la microfabricación convencional.
Capas delgadas como un átomo
Otro aspecto único de la tecnología es que combina una microboquilla y utiliza tecnología ALD (deposición de capa atómica). Esta técnica hace posible depositar una sustancia química en una capa con un grosor de un solo átomo o molécula soplando gases con diferentes sustancias químicas sobre una superficie de impresión. En la superficie, se produce una reacción química con la deposición de la sustancia deseada en capas delgadas como un átomo de hasta 0,1 nanómetros.
Finalmente, ATLANT 3D Nanosystems ha desarrollado un proceso para mover la superficie de impresión para que el chorro de gas golpee la superficie en un patrón predeterminado. Si este patrón se cambia de una capa a otra, se puede construir un elemento 3D de tamaño micro.
La tecnología de la start-up también permite imprimir varias capas de diferentes materiales una encima de la otra de forma continua. Esto hace posible crear impresiones muy complejas. Los métodos de microfabricación convencionales requieren varios procesos y máquinas independientes para realizar el trabajo.
Cuando ATLANT 3D Nanosystems produce impresiones, actualmente puede imprimir elementos tan pequeños como 400 micrómetros de ancho. Sin embargo, el objetivo es llegar hasta aproximadamente un micrómetro. Los elementos en los que puede imprimir pueden tener un tamaño de 30 por 30 centímetros, que se cubren densamente con microimpresiones 3D uniformes. Con el tiempo, el objetivo es llegar a artículos de más de un metro con microimpresiones ajustadas, si es necesario.
Desarrollo de altos vuelos
ATLANT 3D Nanosystems se estableció en 2018, pero la empresa ya ha ganado una gran atención internacional. El primer cliente de la start-up fue nada menos que la NASA, que en 2021 recibió una impresora 3D ultracompacta, que está diseñada para imprimir en el espacio, donde la gravedad es cercana a cero.
En 2021, la start-up recibió un importante premio internacional como ganadora del Hello Tomorrow Global Challenge entre más de 4.000 start-ups tecnológicas. Además, ATLANT 3D Nanosystems ha recibido el premio Gold Go Global Award del International Trade Council.
En otoño de 2022, la compañía recaudó con éxito 15 millones de dólares de la firma de capital de riesgo del Reino Unido West Hill Capital y también de inversores existentes, incluida una corporación japonesa líder. La inversión permitirá a ATLANT 3D Nanosystems desarrollar centros de fabricación avanzados que pueden garantizar una innovación radical en la fabricación y erradicar los problemas de la cadena de suministro.
Maksym Plakhotnyuk llegó a Dinamarca desde Ucrania en 2014 para comenzar en un puesto de doctorado en la Universidad Técnica de Dinamarca (DTU). Aquí trabajó con técnicas de microfabricación y nanofabricación como parte de su doctorado. El avance de la tecnología de ATLANT 3D Nanosystems se produjo cuando, en 2018, inició una colaboración con Ivan Kundrata y Julien Bachmann, que se especializan en desarrollo de máquinas y procesos ALD, respectivamente.
Actualmente, ATLANT 3D Nanosystems ha impreso con éxito con ocho materiales diferentes, y cuatro de ellos tienen un claro potencial de aplicación. Estos son platino, óxido de titanio, óxido de aluminio y óxido de zinc. El material que actualmente tiene el mayor potencial es el platino, que es particularmente útil en sensores y otros microelectrónicos.
El óxido de titanio se puede utilizar para catalizadores y elementos ópticos. El óxido de aluminio se utiliza como película protectora contra la radiación, mientras que el óxido de zinc se utiliza para fabricar baterías, células solares y pantallas táctiles.
Numerosas aplicaciones
En la industria electrónica, existen infinitas aplicaciones. Todo, desde los teléfonos móviles hasta los audífonos y las bolsas de aire de los automóviles, contienen dispositivos electrónicos microscópicos que se pueden producir ventajosamente mediante la tecnología de impresión 3D.
La electrónica microscópica funciona con voltajes eléctricos bajos y, por lo tanto, es muy sensible a los efectos electromagnéticos. Aquí, la nueva técnica puede producir una película delgada que proporciona un escudo contra la radiación electrónica y, por lo tanto, garantiza la funcionalidad de la electrónica.
En el futuro, las pantallas de los teléfonos móviles podrán captar señales 5G cuando se imprima una antena transparente en la pantalla utilizando la técnica de ATLANT 3D Nanosystems. Están surgiendo rápidamente micromáquinas de entre 20 micrómetros y 1 milímetro, y aquí ATLANT 3D Nanosystems también podrá suministrar los componentes ultrapequeños.
Finalmente, Maksym Plakhotnyuk menciona los llamados anteojos inteligentes, es decir, anteojos en los que una delgada película electrónica impresa permite utilizar los anteojos como una pantalla de computadora, mientras que al mismo tiempo es posible ver a través de las lentes. Esto es algo que ya se sabe por las viseras de los pilotos de combate.
ATLANT 3D Nanosystems planea establecer oficinas tanto en los Estados Unidos como en Asia, donde la demanda de impresión a microescala está aumentando.
Fuente: DTU
