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Aug 23, 2023

Bosch, ein deutsches multinationales Ingenieur- und Technologieunternehmen, hat bekannt gegeben, dass es seinem eigenen Start-up Bosch Advanced Ceramics zusammen mit dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) und BASF, dem weltweit größten Chemieproduzenten, gelungen ist, das erste 3D- Gedruckter Mikroreaktor aus technischer Keramik.

Mikroreaktoren sind Geräte zur Durchführung chemischer Reaktionen. In Bezug auf Hitze, Stabilität und Korrosion können nur wenige Materialien den extremen Bedingungen standhalten, die durch chemische Hochtemperaturreaktionen verursacht werden.

„Um eine chemische Reaktion zu steuern und zu überwachen, muss ein Reaktor über Härte, Hitzebeständigkeit und komplexe Strukturen im Inneren verfügen. 3D-gedruckte technische Keramik bringt diese hervorragenden Eigenschaften mit“, sagt Klaus Prosiegel, Vertriebsleiter beim Bosch-Startup Advanced Keramik, sagte.

Viele Anwendungen für technische Keramik

Das Marktforschungsunternehmen Data Bridge prognostiziert, dass der Weltmarkt für technische Keramik bis 2029 rund 16 Milliarden Euro groß sein wird. Das vielseitige Material ist in den unterschiedlichsten Branchen gefragt: In der Medizin wird es in bipolaren Scheren eingesetzt, die schneiden können Gewebe und stoppt gleichzeitig die Blutung. Durch die beiden metallischen Scherenhälften fließt elektrischer Strom, der das Gewebe erhitzt und versiegelt. Ein Isolator aus technischer Keramik sorgt dafür, dass die beiden metallischen Klingen beim Schließen der Schere keinen Kurzschluss verursachen. Dies macht die Operation schneller und sicherer. In der Energietechnik eignen sich technische Keramiken aufgrund ihrer extremen Hitzebeständigkeit und Ionenleitfähigkeit unter anderem für den Einsatz in Brennstoffzellenstacks. Auch in der Mobilität werden Abstandssensoren, die beim Einparken helfen, aus technischer Keramik gefertigt. Ein weiteres Einsatzgebiet sind Mühlen für Kaffeevollautomaten. Dabei sorgt die extreme Haltbarkeit und Härte des Materials dafür, dass die Mahlwirkung über die Zeit erhalten bleibt und kein Materialabrieb entsteht, der den Geschmack des Kaffees beeinträchtigen könnte. „In all diesen Bereichen haben wir Produkte auf dem Markt“, sagt Prosiegel.

Premiere: 3D-gedruckter Keramikreaktor

Bosch Advanced Ceramics hat verstanden, dass technische Keramik auch für chemische Reaktionen sehr gut geeignet ist. „Die Herausforderung bestand jedoch darin, ein Verfahren zu finden, mit dem sich die komplexen Strukturen im Inneren eines Keramikreaktors herstellen lassen“, sagt Prosiegel. Um diese Aufgabe zu lösen, bündelte das zehnköpfige Team des Start-ups die beiden Kernkompetenzen seines Unternehmens: Technische Keramik und 3D-Druck. „Wir haben den 3D-Druck erfolgreich eingesetzt, um Keramikbauteile herzustellen, die auf herkömmliche Weise nicht hergestellt werden können“, fügt er hinzu.

BASF setzt diesen Mikroreaktor nun in der Grundlagenforschung ein, da er die Überwachung chemischer Reaktionen unter idealen Temperaturbedingungen ermöglicht. Darüber hinaus benötigt es weniger Rohstoffe und weniger Energie als große Reaktoren. Experten können diese kleinräumigen Ergebnisse analysieren und für die großräumige Umsetzung extrapolieren. „Das ist so, als würde ein Koch ein neues Rezept zunächst im kleinen Rahmen ausprobieren, bevor er das Gericht auf die Speisekarte setzt“, sagt Prosiegel. Deshalb besteht der nächste Schritt darin, für BASF 10 bis 20 weitere Reaktoren im gleichen Design zu drucken. Angesichts der denkbaren weiteren Einsatzmöglichkeiten technischer Keramik im Chemiebereich sieht Prosiegel eine rosige Zukunft vor sich: „Schließlich besteht fast jeder Labortiegel aus technischer Keramik“, stellt er fest. Es wird noch eine Weile dauern, bis ihm und seinen Kollegen die Arbeit ausgeht.

Bosch-Startup-Plattform wächst

Bosch Advanced Ceramics ist Teil von Grow, der hauseigenen Start-up-Plattform von Bosch. Mit Standorten in Europa, dem Nahen Osten, Afrika, Südostasien, Indien, China, Japan, Nordamerika und Südamerika ist grow die globale Heimat für Start-ups innerhalb des Technologieunternehmens. Weltweit befinden sich derzeit zehn Projekte der Startup-Plattform in der Inkubationsphase.