Katana Mikrotome: Präzisionsteile für Schnitte im Nanometerbereich

Xometry hat mit dem Mitbegründer von ConnectomX, Cheng Cheng, über die Pionierarbeit der Firma auf dem Markt der tragbaren Mikrotome (wissenschaftlicher Elektrogeräte, die in der biologischen Forschung verwendet werden) und die Herausforderungen gesprochen, die sich bei der Beschaffung der hochpräzisen mechanischen Bauteile ergeben haben.
Installed katana microtome (image source: ConnectomX)

ConnectomX wurde im Jahr 2018 in Oxford von den zwei Wissenschaftlern Stuart Searle und Cheng Cheng gegründet. Seit damals entwickelte die Firma wissenschaftliche Elektrogeräte und begann erst kürzlich mit der Herstellung eines sogenannten Ultramikrotoms.

Durch die Installation des Geräts in der Vakuumkammer eines Rasterelektronenmikroskops können die Anwender räumliche Bilder von biologischen oder anderweitigen Materialproben aufnehmen. Im Jahr 2021 begann die Firma mit dem Verkauf und Vertrieb seines Katana Mikrotoms an Firmen und Organisationen, die Forschung in den Bereichen der Biologie und Materialwissenschaften betreiben

Katana microtome (image source: ConnectomX)
Katana Mikrotome (Bildquelle: ConnectomX)

Wie das Katana Mikrotom arbeitet

Das Katana Mikrotom verwendet Spitzentechnologie, um die folgenden Prozessschritte zu ermöglichen:

  1. Das Ultramikrotom kann in der Vakuumkammer fast jedes Elektronenmikroskops installiert werden 
  2. Es schneidet unter Verwendung eines Diamantmessers automatisch ultradünne Schichten einer Probe (bis zu 15 nm) 
  3. Das mit dem Mikrotom verbundene Mikroskop nimmt ein Bild jeder der vom Mikrotom geschnittenen Schichten auf. Indem das zehntausende Male wiederholt wird, kann eine sehr detaillierte 3D-Struktur der Probe erstellt werden.

Das Mikrotom von ConnectomX automatisiert somit einen Prozess, der in der Vergangenheit immer händisch durchgeführt wurde, und dabei sehr viel Zeit gebraucht hat.

Die neue automatische Technologie ist erst seit knapp acht Jahren auf dem Markt, wodurch ConnectomX einen der Pioniere dieser Technologie darstellt.

Image of a sample layer (image credit: ConnectomX)
Abbildung einer beispielhaften Schicht (Bildrechte: ConnectomX)

Tragbarkeit ist von höchster Priorität

Das Mikrotom von ConnectomX ist tragbar, weshalb es einfach von einem Mikroskop in ein anderes transferiert bzw. umgebaut werden kann. Damit grenzt es sich deutlich von anderen Lösungen ab, die oft nur für die Verwendung mit einem spezifischen Mikroskopmodell entwickelt wurden. Katana kann mit mehr als einem Dutzend Rasterelektronenmikroskopen aus der Forschung verwendet werden.

Installed katana microtome (image source: ConnectomX)
Eingebautes Katana Mikrotom (Bildquelle: ConnectomX)

Ein weiterer Vorteil der Tragbarkeit des Katana ist, dass man es einfach aus der Vakuumkammer des Mikroskops entfernen kann, wenn man es gerade nicht braucht. Das bedeutet, dass man kein separates Mikroskop allein für die räumliche Rasterelektronenmikroskopie benötigt, was wiederum eine größere Flexibilität ermöglicht.

Cheng und Stuart kamen in Gesprächen mit potenziellen Kunden auf die Idee und entdeckten eine Marktlücke. Zuerst konzentrierten sie sich dabei im Rahmen einer zweijährigen F&E-Phase auf die Tragbarkeit. Während dieser Phase nutzten sie hauptsächlich FEA (Finite Element Analysis) Software, um zwei funktionierende Prototypen zu produzieren, die schlussendlich zum finalen Produkt führten.

Komplexe Konstruktion und strenge Ansprüche

Komplexe Geräte wie dieses benötigen verschiedene mechanische und elektronische Komponenten. Das Katana besteht zum Beispiel aus den folgenden Elementen:

  • Motor 
  • Encoder für die Positionierung
  • Piezo-Stellantriebe für den Schnitt
  • Flexuren / Biegeelemente 
  • Elektronische Bauteile, inkl. Platinen und CCD Kameramodule
  • Gehäuse für die elektronischen Bauteile

Bei der Arbeit im Nanometerbereich fordert ein Mikrotom den höchsten Grad an Präzision. Selbst die kleinsten Vibrationen sind auf den resultierenden mikroskopischen Aufnahmen zu erkennen. Darum müssen alle mechanischen Teile und Komponenten im Gerät mit der höchstmöglichen Qualität produziert und hergestellt werden.

Xometry hilft dabei, die Herausforderung bei der Beschaffung hochwertiger mechanischer Teile zu überwinden

Xometry produziert verschiedene CNC-maschinell hergestellte Komponenten für das Katana, inklusive der hochpräzisen Flexuren und Gehäuse für die Elektronik. Obwohl ConnectomX eine neue Firma ist, teilte Cheng uns mit, dass sie bereits versucht hatten auf verschiedenen anderen Wegen mechanische Bauteile zu beschaffen, bevor sie sich an Xometry gewendet haben.

In einigen Fällen waren sie nicht mit der Konsistenz der Qualität zufrieden, während in anderen Fällen die Hersteller nicht für die Zusammenarbeit im Rahmen kleiner Projekte offen waren.

Dennoch ist gerade das ein kritischer Punkt für ein neuaufgestelltes Unternehmen, das versucht ein neues Produkt auf den Markt zu bringen. Xometry war indessen in der Lage großartige Qualität, schnelle Lieferzeiten, sofortige Angebotsstellung und Flexibilität zu bieten, weshalb Cheng und sein Team jetzt ihre Teile bei uns beziehen.

CNC machined parts Xometry supplied to ConnectomX
CNC machined parts Xometry supplied to ConnectomX

Eine weitere Sache, die ConnectomX an der Arbeit mit Xometry bevorzugt, ist die klare Kommunikation während jedes Projektschritts – vom Angebot über die Produktion bis hin zu den Details der Lieferung. Traditionelle Hersteller gewähren ihren Großkunden oft die Priorität und setzen kleinere Projekte zurück, ohne dies richtig und systematisch zu kommunizieren.

“Im Gegensatz zu traditionellen Herstellern, hält mich Xometry immer auf dem Laufenden. Deshalb bin ich sehr glücklich über den Service,” teilt uns Cheng mit. ConnectomX konzentriert sich jetzt darauf, sein Produkt auf dem Markt zu etablieren. Allerdings hat die Firma Pläne, in Zukunft neue Produkte zu erschaffen.

Mehr über ConnectomX: https://www.connectomx.com/ 

Kontakt zu ConnectomX aufnehmen: hello@connectomx.com

Über Xometry

Xometry ist der weltweite Spitzenreiter unter den On-Demand Herstellungsplattformen. Wir bieten massive Netzwerkkapazitäten, sofortige Onlineangebote und attraktive Preise. Unser europäisches Netzwerk aus über 2000 Herstellungsstandorten ermöglicht uns konsequent schnelle Lieferzeiten aufrechtzuerhalten und ein weitreichendes Angebot an Leistungen wie CNC Bearbeitung, 3D-Druck, Blechfertigung und Spritzguss anzubieten.

Xometry arbeitet dabei mit einem vielfältigen Kundenstamm, der von Start-ups bis hin zu Fortune 100 Unternehmen wie Bosch oder BMW reicht.

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