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Nachgefragt #2: Die Nominierten des NEULAND Innovationswettbewerbs im Interview

Wir setzen unsere Kurzinterview-Reihe fort und möchten Ihnen heute einen weiteren Nominierten des Ideenpreises im Rahmen des Innovationswettbewerbs 2020 vorstellen. Dr. Nanya Li geht mit seiner Idee SERPENS ins Rennen, einem 3D Mikrowellen-Drucksystem.*

* Die Abfolge der Veröffentlichung der Kurzinterviews stellt keine Andeutung auf die Platzierung beim Wettbewerb dar.

Dr. Nanya Li mit dem SERPENS-Prototyp, welcher eine zehnmal höhere Fertigungsgeschwindigkeit hat, als herkömmliche 3D-Drucker (Bild: Dr. Nanya Li / KIT).
Dr. Nanya Li mit dem SERPENS-Prototyp, welcher eine zehnmal höhere Fertigungsgeschwindigkeit hat, als herkömmliche 3D-Drucker (Bild: Dr. Nanya Li / KIT).

Was hat Sie motiviert, beim NEULAND Innovationswettbewerb mitzumachen?

Dr. Nanya Li: Wir haben den Wunsch, starke und leichte Verbundwerkstoffkomponenten schnell, einfach und kostengünstig herzustellen. Das 3D-Drucken, unterstützt durch Mikrowellenerwärmung von endlosfaserverstärkten Verbundwerkstoffen, ist der beste Weg, diesen Wunsch zu verwirklichen. Mit unserer entwickelten Technologie können komplexe Gitter- und bionische Teile hergestellt werden, die in der Luft- und Raumfahrt, in Fahrzeugen, im Sport und in der medizinischen Behandlung eingesetzt werden können. Als wir vom NEULAND Innovationswettbewerb hörten, waren wir von der Idee begeistert. Die Teilnahme bietet uns die Chance, Forschung in die Wirtschaft zu transferieren und uns mit einem Netzwerk zu verbinden, das unzählige exzellente Unternehmen und Industrieverbände umfasst.

 

Was wollen Sie mit Ihrer Technologie erreichen bzw. verbessern?

Dr. Nanya Li: Stand heute haben wir einen innovativen Prototyp eines 3D-Mikrowellen-Drucksystems entwickelt, den wir SERPENS (Super Efficient and Rapid Printing by Electromagnetic-heating Necessitated System) nennen. Viele Experimente wurden durchgeführt und mehrere Benchmarks wurden mit diesem System verifiziert. Im Vergleich zu einem herkömmlichen 3D-Drucker kann eine mindestens zehnmal höhere Fertigungsgeschwindigkeit erreicht werden. Die höhere mechanische Festigkeit und die größere Druckmenge werden für endlosfaserverstärkte thermoplastische Verbundwerkstoffe aufgrund der selektiven und volumetrischen Erwärmungsvorteile der Mikrowelle eingesetzt. Wir planen, die Leistung durch die Zusammenarbeit mit Industriepartnern zu verbessern, um eine Massenproduktion zu ermöglichen. Die aus dieser Technologie generierten Spin-offs weisen ebenfalls ein enormes Potenzial auf, wie z.B. Kompaktdruckkopf, CFK-Filamentproduktion, belastungsabhängige Bahnplanung und Multiphysik-Drucksimulation.

 

Wer profitiert von Ihrer Idee?

Dr. Nanya Li: Wir nehmen an, dass die Leichtindustrie, der 3D-Druck, die Verbundwerkstoffherstellung und die industriellen Mikrowellen die Vorteile unserer Idee nutzen können. Wir hoffen, dass verschiedene Fälle in unserer Technologie verifiziert werden können und dass diese innovative Lösung gesellschaftliche Vorteile und wirtschaftliche Werte bringen kann.

 

Was ist der aktuelle Stand Ihrer Technologie-Entwicklung? Was hat sich seit der Einreichung getan?

Dr. Nanya Li: Aktuell kann SERPENS komplexe topologisch optimierte Verbundwerkstoffe sowie das freistehende 3D-Gitterfachwerk herstellen, die beide mit kontinuierlichen Kohlenstofffasern verstärkt sind. Mit dieser Technologie haben wir den JEC-Innovationspreis 2020 als Finalist gewonnen und planen nun, sie nächstes Jahr auf der JEC-Ausstellung in Paris zu präsentieren.

Seit der Einreichung wurde die dritte Generation des Mikrowellendruckkopfes mit einem kleineren Hohlraum und einer drehbaren Düse installiert sowie eine neue spezielle Steuerungsschnittstelle programmiert.

 

Was sind die nächsten Schritte in der Entwicklung?

Dr. Nanya Li: Als nächstes planen wir, das Drucksystem auf eine größere Dimension zu skalieren und einen Industrieroboterarm zur Herstellung komplexerer bionischer Gitterverbundwerkstoffe einzusetzen. Die Validierungsmethoden werden angewandt, um die Druckgeschwindigkeit und -qualität weiter zu erhöhen.

 

Sie haben Ihre Erfindung zum Patent angemeldet. Warum haben Sie Ihre Erfindung geschützt? Mit welcher Absicht oder mit welchem Ziel?

Dr. Nanya Li: Um unsere Arbeit zu schützen, haben wir ein deutsches Patent angemeldet. Auf der Grundlage der Überprüfungskommentare des Patentprüfers arbeiten wir mit der Abteilung IRM zusammen und haben ein internationales PCT-Patent angemeldet. Das Patent wird nach einigen Wochen veröffentlicht. Wir hoffen, dass uns dieses Patent in naher Zukunft helfen kann, die Technologie zu transferieren oder am Markt mithilfe einer Unternehmensgründung teilzuhaben.

 

Das Interview führte Marie Simon.

 

Weitere spannende Details zum Druckverfahren lesen Sie im Technologieangebot: 3D-Mikrowellendrucker für endlosfaserverstärkte Polymere.

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Bilder v.o.n.u:Dr. Nanya Li / KIT

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