Carbonteile aus dem 3D-Drucker

Fester als Stahl, aber bis zu fünfmal leichter: Carbonfaserverstärkte Kunststoffe (CFK), oft auch nur Carbon genannt, eignen sich optimal für alles, was widerstandsfähig sein muss, aber trotzdem wenig Gewicht haben soll: Flugzeuge, Formel 1-Rennwagen, Mountainbikes, aber auch Roboter, Prothesen oder Implantate. Kein Wunder, dass Carbon auf dem Weltmarkt derzeit sehr gefragt ist.

Das Problem ist, dass Carbon im Vergleich zu Aluminium oder Stahl teuer ist. Grund dafür ist die aufwändige und kostenintensive Herstellung. Carbon ist ein Verbundwerkstoff. Um das widerstandsfähige Material herzustellen, müssen Kunststoff und Kohlenstofffasern zusammengefügt und bearbeitet werden. In der Regel braucht es für jedes einzelne Bauteil eine eigene Negativform. Dessen Herstellung ist kostenintensiv.

Carbonteile ohne Negativformen herstellen

Das ETH Spin-off 9T Labs bietet nun eine Alternative: Es hat einen 3D-Drucker entwickelt, der Carbon-Teile ausgibt. Diese werden dabei nicht mehr mühsam mit Negativformen gefertigt, sondern am Computer mit Hilfe einer Software konstruiert und vom Drucker produziert. Das Zusammenfügen von Plastik und Fasern erfolgt direkt im Drucker, indem die Materialien durch eine beheizte Düse gepresst werden.

«Wir verbinden die Vorteile der 3D-Druck Technologie mit den Vorzügen des Carbons», sagt Giovanni Cavolina, einer der Gründer von 9T Labs. Einerseits kann durch dieses neue Verfahren der derzeit grösste Nachteil von Carbon – die hohen Kosten – eliminiert werden, indem Aufwand und Kosten bei der Herstellung sinken. Andererseits macht die 3D-Druck Technologie die Fertigung von Carbon-Bauteilen mit sehr komplexer Geometrie möglich, welche etwa beim Bau von Satelliten-Antennen und anderen Lastfall optimierten Strukturen benötigt werden. Schliesslich entstehen durch den 3D-Druck auch weniger Materialabfälle.

Steil aufwärts nach dem Start

Hinter 9T Labs stecken die ETH-Absolventen Martin Eichenhofer (30), Giovanni Cavolina (26) und Chester Houwink (25). Eichenhofer hatte die Idee zum Startup vor vier Jahren, als er im Labor für Verbundwerkstoffe und adaptive Strukturen bei Professor Paolo Ermanni forschte. Regelrecht senkrecht aufwärts ging es mit dem Trio Anfang 2018: Im Januar gründete es eine Aktiengesellschaft und warb bei Investoren insgesamt 300'000 Franken ein. Zudem wurde das Jungunternehmen von der europäischen Weltraumbehörde in ein Förderprogramm (ESA BIC Switzerland) aufgenommen (s. Kasten), das neben weiteren 200'000 Franken zu einem guten Netzwerk in der Branche verhilft.

«Für unsere gedruckten Carbonteile gibt es sehr viele Anwendungsbereiche und das Interesse der Industrie ist gross», sagt Eichenhofer, der derzeit noch damit beschäftigt ist, seine Doktorarbeit fertig zu schreiben. Und Cavolina ergänzt: «Uns ist es wichtig, nicht am Markt vorbei zu entwickeln. Deshalb möchten wir möglichst schnell ein Produkt auf den Markt bringen, um damit Feedback generieren zu können.»

Drucksystem ab nächstem Jahr

Bis Anfang nächsten Jahres soll ein fertiges Drucksystem bestehend aus Hard- und Software für den Beta-Test fertig sein. Danach gelte es, die richtigen Branchen in der richtigen Reihenfolge zu bedienen. Starten möchte 9T Labs mit Kunden aus dem Bereich Forschung und Entwicklung, allen voran Universitäten und Hochschulen. «Davon versprechen wir uns ein gutes technisches Feedback, mit dem wir das Produkt immer besser machen werden», sagt Cavolina.

Derzeit feilen die jungen Ingenieure am Prototyp des 3D-Druckers. Noch ist das Startup in Räumen der ETH im Technopark in Zürich-West zuhause. Doch das könnte sich schnell ändern. Denn die junge Firma wächst rasant, laufend rekrutieren die Gründer neue Leute. Derzeit arbeiten für 9T labs acht Mitarbeiter, darunter auch Praktikanten. Im Laufe des Jahres sollen weitere vier dazu kommen.

Das richtige Team zusammenzustellen, empfindet Cavolina als eine der grössten Herausforderungen. «Es ist nicht einfach, gute Software- und Hardware-Ingenieure zu finden», sagt er. Deshalb wird derzeit viel Zeit in die Personalrekrutierung investiert. Denn: «Um das Produkt marktgerecht zu machen, brauchen wir richtig gute Leute», sagt Cavolina.