Die Vision es Exzellenzclusters 3DMM2O sind skalierbare digitale 3D additive Fertigungstechniken – von der molekularen über die Mikrometer- und Nanometerskala bis hin zu makroskopischen Dimensionen.

Um dieses Ziel zu erreichen, erforschen und entwickeln die Wissenschaftler*innen im zentralen Forschungsfeld „Technologien“ neuartige Werkzeuge und Prozesse. Diese machen 3D additive Fertigungsverfahren skalierbar und revolutionieren die Prozessgeschwindigkeit sowie die Auflösung (bis zu 10 nm). Zudem etabliert das Exzellenzcluster Nanodruckverfahren mit Multi-Materialsystemen.

Das Forschungsfeld „Molekulare Materialien“ synthetisiert die dazu notwendigen neuartigen Tektone, molekularen Tinten, photochemischen Schalter, Polymerlösungen, Photolacke etc. und stellt sie, die für den Einsatz im Feld „Technologien“ entscheidend sind. Darüber hinaus entwickelt 3DMM2O hierarchische Strukturen durch Selbstorganisation metallorganischer Gerüstverbindungen aus molekularen Tektonen und macht sie als Materialsysteme nutzbar.

Diese neuartigen 3D additiven Fertigungstechnologien sind mächtige Werkzeuge zur Beantwortung kritischer wissenschaftlicher Fragen und erlauben die Umsetzung bislang nicht zugänglicher Anwendungen in den Material- und Lebenswissenschaften. Dies zeigt das Forschungsfeld „Anwendungen“ an drei Forschungs-Schwerpunkten zunehmender Komplexität. Im ersten Schwerpunkt entwickeln die Wissenschaftler*innen die 3D optische Verbindungstechnik für die ultrabreitbandige Informationsverarbeitung mittels optischer Chips der nächsten Generation. Diese werden aus vielen verschiedenen übereinander angeordneten Lagen bestehen. Im zweiten Schwerpunkt stehen 3D Metamaterialien im Zentrum; hier werden mit wenigen Ausgangsstoffen maßgeschneiderte künstliche Materialien mit spezifischen und in der Natur unerreichten Eigenschaften gedruckt. Im dritten Schwerpunkt verwendet das Exzellenzcluster molekular funktionalisierte 3D Mikrogerüste, um Stammzelldifferenzierung und Gewebeorganisation zielgerichtet zu steuern. Die resultierenden hybriden zellulären Netzwerke agieren als 3D organotypische Systeme.

Beteiligte Institution:

• Karlsruher Institut für Technologie (KIT) International Department gGmbH