Wenn 25 µm erst der Anfang sind – PµSL als Forschungswerkzeug
Forschung lebt vom Experiment. Vom schnellen Test einer neuen Geometrie, vom Vergleich zweier Kanalquerschnitte, vom Chip, der heute konzipiert und morgen unter dem Mikroskop liegt. Was Forschende im Bereich Mikrofluidik, Biomedizin oder Materialwissenschaft dabei bisher bremste, war nicht die Idee, sondern der Weg dorthin: Reinraumzugang reservieren, Maskenprozesse vorbereiten, Wochen warten.
Die Projektions-Mikrostereolithografie (PµSL) von Boston Micro Fabrication (BMF) löst diesen Engpass auf. Mehr als 100 veröffentlichte wissenschaftliche Arbeiten belegen, dass sich das Verfahren in der Forschung nicht nur bewährt hat, es hat eine eigene Kategorie geschaffen.
Warum PµSL in der Forschung eine andere Rolle spielt
Die microArch-Drucker von BMF sind 50-mal schneller als die Zwei-Photonen-Technologie, der Unterschied zwischen einem Experiment pro Woche und einem Experiment pro Tag. Hinzu kommt: Kein Reinraum, keine gefährlichen Chemikalien, keine zeitaufwändige Prozessvorbereitung. Für Forschungsgruppen ohne Reinrauminfrastruktur, die überwiegende Mehrheit aller Universitätslabore, ist das eine strukturelle Verschiebung.
PµSL erlaubt volle Parameterkontrolle: Schichtdicke, Belichtungszeit, Materialviskosität und Druckgeschwindigkeit sind individuell einstellbar. Der micro printer arbeitet direkt mit neuen Rezepturen, geänderten Geometrien und experimentellen Photopolymeren, ohne festgelegte Prozessrezepte.
Die BMF microArch-Systemfamilie
| System | Auflösung | Schichtdicke | Primäre Forschungsfelder |
| microArch S230 | 2 µm | 5–20 µm | MEMS, Optik, Photonik, Submikrometer-Strukturen |
| microArch S240 | 10 µm | 10–100 µm | Mikrofluidik, Keramik, Metamaterialien – größtes Bauvolumen (100×100×75 mm) |
| microArch S150-Serie | 25 µm | 10–100 µm | Rapid Prototyping, Desktop-Format, Laborumgebungen |
| microArch S350 | 25 µm | 10–100 µm | Größeres Format, Serien im Forschungsumfeld |
microArch S230 – 2 µm
Das S230 ist das Spitzenmodell der BMF-Familie: optische Auflösung 2 µm, Schichtdicke 5–20 µm. Für subzelluläre Strukturen, photonische Gitter und MEMS-Komponenten im einstelligen Mikrometerbereich, das einzige additive System, das diese Anforderungen ohne Reinraum erfüllt.
microArch S240 – 10 µm, größtes Bauvolumen
10 µm Präzision über 100 × 100 × 75 mm, das größte Bauvolumen im BMF-Portfolio. Erlaubt Arrays von zehn verschiedenen Kanalgeometrien in einem einzigen Drucklauf. Kompatibel mit hochviskosen Materialien, Verbundpolymeren und Keramiken (z. B. AL Ceramic für Aluminiumoxid-Forschung).
microArch S150-Serie – 25 µm, Desktop
25-µm-Mikropräzision auf kompakter Desktop-Plattform. Die Serie besteht aus dem S150 Ultra (hohe Geschwindigkeit) und dem S150 (Materialflexibilität). Für Forschungsgruppen, die micro printing direkt am Laborarbeitsplatz benötigen – ohne dedizierte Maschinenhalle.
Anwendungsfelder in der Forschung
Mikrofluidik – Chips mit Kanalbreiten 100–500 µm in einem Drucklauf. CLEAR für optische Beobachtung, BIO und MED für Zell- und Gewebekontakt. Lab-on-a-Chip, Organ-on-a-Chip, tröpfchenbasierte Mikrofluidik.
Biomedizin und Life Sciences – Mikronadeln für transdermale Wirkstoffabgabe, poröse Scaffolds für Tissue Engineering, Drug-Delivery-Kapseln, patientenspezifische Mikroimplantate.
Mechanische Metamaterialien – Gitterstrukturen mit negativer Poisson-Zahl, auxetische Netzwerke, bionische Leichtbaustrukturen – konventionell nicht herstellbar, additiv direkt aus dem CAD-Modell.
MEMS und Mikrosensorik – Mikro-elektromechanische Systeme im Bereich weniger Mikrometer. BMF hat sich auf MEMS-Forschungslabore und die Zusammenarbeit mit Entwicklungslabors und Universitäten spezialisiert.
Optik und Photonik – Miniaturlinsen, Lichtleiterstrukturen, diffraktive Elemente. Das S230 mit 2-µm-Auflösung ist das einzige additive System, das photonische Strukturen ohne Lithografieprozesse fertigt.
Materialforschung – Keramiksuspensionen (AL Ceramic), Verbundpolymere, neue Photopolymere. PµSL-Systeme sind offene Plattformen für die Materialentwicklung.
Fallbeispiel: IMSEAM an der Universität Heidelberg
Die Core Facility Microfluidics an der Universität Heidelberg setzt die PµSL-Technologie von BMF erfolgreich ein, um mikrofluidische Anwendungen voranzutreiben. Das IMSEAM betreibt den BMF microArch S140 (10 µm) seit September 2023 im 24/7-Betrieb, ein Beleg dafür, wie nahtlos das System in den Forschungsalltag integriert werden kann.
Die Anwendungen reichen von Strömungsmechanik in Mikrokanälen über tröpfchenbasierte Mikrofluidik bis zu komplexen Organ-on-a-Chip-Modellen. BMF-Systeme werden am IMSEAM nicht als Ergänzungsgeräte genutzt – sie sind das zentrale Fertigungswerkzeug für die Mikrostrukturherstellung.
Universität Nottingham: ein globales Additivzentrum setzt auf BMF
Die Universität Nottingham, eines der größten und fortschrittlichsten additiven Zentren der Welt, hat einen BMF 3D-Drucker angeschafft. Die Begründung: direkte Förderung der Forschung im Bereich der gedruckten 3D-Elektronik und der biomedizinischen Richtungen. Dass eines der renommiertesten additiven Forschungszentren weltweit auf BMF setzt, zeigt, wie klar sich PµSL als eigene Klasse zwischen Makro-3D-Druck und Reinraumlithografie etabliert hat.
BMF-Systeme bei AM Pioneers
AM Pioneers ist autorisierter BMF-Partner in Deutschland und Österreich. Das Beratungsangebot umfasst die Systemauswahl zwischen S230 (2 µm), S240 (10 µm) und S150-Serie (25 µm), die Prozessauslegung für spezifische Forschungsvorhaben sowie Inbetriebnahme und Schulung. Forschungsgruppen, die zunächst Bauteile fertigen lassen möchten, erhalten über den BMF microArch S240 im AM-Pioneers-Maschinenpark Muster in 1–2 Wochen – als direkter Einstieg in die Technologie vor einer Systembeschaffung.
