V podcastu P-LAB CAST jsme přivítali Ing. Milana Matějku, Ph.D., který vede výzkum a vývoj ve společnosti IQS nano ze skupiny IQS Group. Společnost se orientuje na nanotechnologie a 3D tisk. Což bylo i hlavním tématem povídání. Jak celý ekosystém funguje. Odpovídá přesnost nanotiskárny IQ nano3D poptávkám? Jak dlouho se tiskne na 3D tiskárně objekt, který je jemnější než lidský vlas? V jakých oblastech najdou výsledky uplatnění a je tuzemský trh pro tak specifické přístroje a technologie dostatečné velký? Nejen na tyto otázky najdete odpovědi v nejnovějším podcastu.

Kompletní epizodu ZDARMA naleznete na YouTube, Spotify nebo platformě Podcasty.cz.

IQS nano, progresivní a dynamická nanotechnologická společnost s dvanáctiletou historií sídlí v Brně, které náš host, pan Matějka, trefně přirovnal k „Silicon Valley" pro deep-tech, protože na jednom místě nabízí spolupráci s vynikajícími vysokými školami (VUT, MU), výzkumnou infrastrukturou (CEITEC), velkými firmami a živou startupovou scénu (JIC).

Firma vznikla před 14 lety s cílem přenášet pokročilý výzkum v oblasti mikro – a nanostruktur do průmyslové praxe a vyvíjet technologie pro vysoce přesnou výrobu optických a funkčních povrchů, konkrétně v oblasti výroby předloh pro difrakční optická zařízení, například bezpečnostní hologramy pro identifikační karty nebo ceniny, ale také pro tzv. plochou (difrakční) optiku využívanou v moderních optických systémech.

Krátce po svém založení společnost zahájila vývoj unikátní technologie 3D nanotisku, která dnes tvoří základ jejích produktů, zejména 3D nanotiskáren IQnano3D.

„Nanotechnologie je velmi široký obor, který dnes zahrnuje celou řadu oblastí – od různých práškových materiálů a jejich syntézy až po technologie určené pro pozorování nebo vysoce přesnou výrobu. Společnost IQS nano se zaměřuje především na posledně jmenovanou oblast, konkrétně na technologie umožňující vysoce přesný 3D tisk,“ vysvětluje pan Matějka, vedoucí výzkumu a vývoje, v rozhovoru o tom, co nanotechnologie vlastně znamenají.

Jak funguje základní princip 3D nano tisku? Využívá technologie fyzikálního principu dvoufotonové absorpce, který umožňuje vytvářet detaily menší než difrakční limit světla. To znamená rozlišení v oblasti 100 nanometrů (10 000krát jemnější než lidský vlas). Pracuje s transparentními pryskyřicemi (monomery s foto iniciátory), které se vytvrzují světlem. Vzhledem k ceně a schopnosti dosáhnout extrémní přesnosti (vyžadující ultra precizní motorizované systémy) má využití především ve výzkumných laboratořích a komerčních provozech, které dokážou takový potenciál využít.

Zeptali jsme se na srovnání dvou sektorů, s nimiž v IQS nano spolupracuje nejčastěji. Náš host pohotově reagoval a vysvětlil, že zástupci výzkumných laboratoří se na ně obracejí ve chvíli, kdy hledají univerzální řešení, nebo přicházejí s požadavky na specifické aplikace, jako jsou optika, fotonické čipy nebo skafoldy. Do průmyslu 3D nano tisk a jeho využití proniká pomaleji. Firmy si kupují technologie, jen když je nutně potřebují. Nejčastěji když řeší ve výrobním procesu konkrétní problém, nebo hledají úsporu peněz.

K tomu, nakolik je technologie ultra přesného tisku v mikro a nanometrech známá, doktor Matějka situaci potvrdil: „Akademická obec je s možnostmi a využitím této technologie už naštěstí obeznámena dostatečně. V oblasti průmyslu je to jinak. Tam je to ještě novum a je potřeba výrobní inženýry a manažery přesvědčit o přednostech technologie a ukázat jim srovnání.“

Pan doktor Matějka komentuje rozdíly v komunikaci a potřebách mezi veřejnou a soukromou sférou: „Komerční sektor má, řekněme, jinou motivaci a jiný drive. Firmy obecně potřebují přímý tah na branku. V akademické sféře jsou naopak tendence spíše vše rozebírat do detailů, aby výsledek byl dokonalý a krásný. I přesto, že máme jen omezený čas nad tím bádat,“ a doplňuje informace o vlastních zkušenost: „Jinak se nám spolupracuje skvěle s oběma, každé jednání je jiné. Vědci jsou většinou velice ochotní a rádi s námi spolupracují na vývoji. Vzájemně si pomáháme a spíš bych řekl, že bychom mohli akademický sektor trošičku víc pobídnout, aby byl nakloněnější pro efektivnější spolupráci s firmami.“

Trh v České republice není bohužel veliký, a tak navazují spolupráci s firmami po celém světě: „Prodej v České republice nás neuživí. Jde o jednotky prodejů za rok. Zajímavé jsou pro nás Evropa a Asie, tam je v tuto chvíli naše pozornost koncentrovaná nejvíc. Spojené státy jsou pro nás také velmi lákavé, jde o to obrovský trh, proto jsme začátkem roku prezentovali v San Franciscu.“

Jak samotná prezentace probíhá a co je při ní důležité? „Při prezentaci naší technologie přesného tisku se snažíme, aby bylo na první pohled patrné, že jde o vysoce přesnou metodu aditivní výroby a jaké možnosti může tato technologie přinést pro výzkumné či inženýrské projekty. Pokud totiž zveřejníte fotografii mikroobjektu například na webu nebo na LinkedIn, člověk si bez srovnání s reálným předmětem jen obtížně dokáže představit jeho skutečnou velikost. Proto se snažíme naši unikátní technologii 3D nanotisku prezentovat tak, aby bylo možné velikost objektů snadno zasadit do kontextu pomocí srovnání s běžně známými předměty, jejichž rozměry si dokáže každý intuitivně představit. Vedle našich 3D tištěných struktur proto často uvádíme například hrot kuličkového pera, zrnko rýže nebo lidský vlas jako měřítko,“ komentoval host v podcastu.

Délku tisku jednotlivých objektů ovlivňuje zvolená míra přesnosti: „Důležité je všem zákazníkům předem vysvětlit možnosti 3D nano tisku, jeho přesnost a její vliv na dobu tisku (např. jak lze ušetřit čas optimalizací designu).“

„Zákazník obvykle přichází s konkrétním modelem nebo představou objektu, který chce vytisknout. V první fázi se proto snažíme důkladně analyzovat zadání, pochopit účel daného dílu a na základě toho navrhnout vhodný výrobní postup i optimální rozlišení tisku,“ komentuje host a rozebírá dále kompletní technologické řešení.

Tiskárna IQnano3D je univerzální technologická platforma, která umožňuje měnit rozlišení tisku výměnou objektivu. Díky tomu lze flexibilně volit mezi maximální přesností a rychlostí výroby podle požadavků konkrétní aplikace. Pokud například není nutné, aby všechny části objektu měly nejvyšší úroveň detailu — například u statických nebo funkčně méně kritických částí — lze parametry tisku optimalizovat a výrazně tak zkrátit dobu výroby, často až o desítky procent.

Princip je možné přirovnat k běžným FDM tiskárnám, kde se změnou průměru trysky ovlivňuje výsledné rozlišení i rychlost tisku. V případě technologie IQnano3D plní podobnou funkci výměna objektivu, která umožňuje přizpůsobit proces požadované přesnosti a efektivitě výroby.

Nedalo nám, abychom se nezeptali, jak se pan Matějka dostal k průlomové myšlence 3D nanotisku a jeho následnému vývoji: „K technologiím přesné mikrovýroby jsem se osobně dostal přibližně před 25 lety na Ústavu přístrojové techniky AV ČR v Brně, kde jsem působil ve skupině elektronové litografie. Ta se běžně využívá zejména v polovodičové výrobě, v našem případě však sloužila především pro výzkum a vývoj v oblasti difrakčních optických struktur. Začínali jsem u klasických 2D litografických technik a postupně jsme se propracovali k možnostem trojrozměrného tvarování povrchů pomocí tzv. šedotónové litografie. Právě při vývoji struktur pro řízení a tvarování světla jsme však začali narážet na technologické limity těchto metod. Společně s Tomášem Těthalem, jednatelem společnosti IQS nano a zakladatelem dnešní skupiny IQS Group, jsme si tehdy všimli principu velmi přesného 3D záznamu struktur, který měl výrazný potenciál zejména pro optické aplikace, například v oblasti ploché optiky. Krátce poté padlo rozhodnutí pustit se do vývoje vlastního systému a vlastní technologie tisku, kterou dnes prezentujeme jako komerční produkt.“

I ve 3D nano technologiích neustále myslí na další vývoj, není tomu jinak ani v týmu IQS nano. „Jedna z těch velkých výzev je škálovatelnost, rychlost tisku a stále zvyšující se kvalita. Jsme si jistí, že průmysl bude tlačit na vyšší rychlost a efektivitu. Momentálně pracujeme na tom, abychom tiskovou technologii ještě stokrát, až tisíckrát zrychlili. Takže pro některé aplikace to bude, řekněme, velký skok.“, těší se na další vývoj 3D tisku a jeho technologií doktor Milan Matějka.

Během poslechu celého podcastu se dozvíte mnohem více detailů o zajímavých tématech, která jsme výše v článku jen představili. 3D nano tiskárny našly své využití celosvětově, IQS nano je vyváží do celého světa mezitím, co je neustále vylepšují ve spolupráci s vědeckou i firemní klientelou, aby závratně se rozvíjející technologie držely krok s poznáním a co nejlépe splňovaly nároky obou sektorů.

Kompletní epizodu ZDARMA naleznete na YouTube, Spotify nebo platformě Podcasty.cz.

‍

Autor: Vojtěch Pres, Lucie Kuchtová

Zdroj úvodní fotografie: IQS nano

‍