Die Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA), bekannt für ihre wegweisenden Forschungsprojekte, hat kürzlich das Additive Manufacturing of Microelectronic systEms (AMME) Programm in einer Mitteilung vorgestellt. Ziel dieses Programms ist es, die Herstellung von Mikrosystemen durch additive Fertigungstechnologien radikal zu verändern, heißt es in der Mitteilung der DARPA. DARPA, die seit Langem eine führende Rolle in der Etablierung der Materialwissenschaft spielt, strebt mit AMME danach, die Produktion von Mikrosystemen auf eine völlig neue Ebene zu heben.
Was ist die DARPA? Die Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) ist eine Behörde des Verteidigungsministeriums der Vereinigten Staaten, die für die Entwicklung neuer Technologien für die militärische Nutzung verantwortlich ist.
Eine neue Ära in der Herstellung von Mikrosystemen
Das AMME-Programm zielt darauf ab, die Herstellung von Mikrosystemen durch technologische Durchbrüche in der Produktion neuartiger, multimaterialer Mikrosysteme bei unglaublichen Geschwindigkeiten, Volumina und Auflösungen zu revolutionieren. Diese additive Fertigungsmethode könnte kommerzielle Geräte mit innovativen Zusatztechnologien verbessern und die Fähigkeit schaffen, schnell auf missionsspezifische Anforderungen zu reagieren. Mit AMME möchte DARPA spezifische Grenzen für Mikrosysteme überwinden.
DARPA strebt bahnbrechende Fortschritte in der additiven Fertigung an, indem eine Kombination aus Materialqualität, hoher Auflösung und massivem Druckdurchsatz erreicht wird. Ziel von AMME ist es, Mikrosysteme mit neuen Geometrien zu schaffen, die mechanische, elektrische oder biologische Unterkomponenten integrieren können.
Überwindung traditioneller Grenzen
Michael Sangillo, der Programmmanager von AMME, erläutert:
„AMME ist inspiriert von neuen Einblicken in die selektive Materialsynthese und volumetrische additive Fertigung, die eine neue Klasse von Mikrosystemen ermöglichen würden. Wir wollen die durch traditionelle Fertigungswerkzeuge auferlegten Designregeln entfernen und neuartige Mikrosystemtechnologien demonstrieren, die neue Möglichkeiten für die nationale Sicherheit und aufkommende Anwendungen schaffen.“
Aktuelle Methoden sind durch die inhärenten Kompromisse zwischen Auflösung und Durchsatz der traditionellen Fertigung eingeschränkt: beispielsweise das präzise 3D-Drucken, das ultrahochauflösend sein kann, aber einen geringen Durchsatz aufweist, oder das volumetrische Drucken, das einen hohen Durchsatz bietet, aber auf niedrigere Auflösungen und jeweils ein Material beschränkt ist. AMME-Forscher werden daran arbeiten, hochwertige Multimaterialien gleichzeitig mit beispiellosen Auflösungsstufen und Durchsätzen zu synthetisieren.
Die Herausforderungen und Ziele von AMME
Dies erfordert, dass AMME-Teilnehmer völlig neue Ansätze für den 3D-Druck von komplexen geometrischen Mikrosystemen erfinden. Darunter fällt die Schaffung von Vorläufermaterialkombinationen, die einen schnellen, multimaterialen Druck ermöglichen, der heute nicht möglich ist. Eine zusätzliche Herausforderung wird sein, einen Fertigungsprozess zu schaffen, der mit submikroner Auflösung und extrem hohen Geschwindigkeiten drucken kann. Wenn erfolgreich, könnte AMME ein mikroskopisch kleines System (mit 500 nm Auflösung) in etwa drei Minuten drucken.
Sangillo sagte dazu:
„Unser Ziel ist es, ein neuartiges, funktionales Mikrosystem zu demonstrieren, das Fortschritte im additiven Fertigungsprozess erzielt, die heute nicht möglich sind – wie die Fähigkeit für Astronauten, Reparaturen im Weltraum auf Abruf durchzuführen. AMME wird sich auch auf den Kommerzialisierungsansatz konzentrieren, damit wir ein Fertigungssystem produzieren können, das schnell von der breiteren Industriegemeinschaft, einschließlich des Verteidigungsministeriums und anderer US-Regierungsorganisationen, übernommen werden kann.“