超越納米級的3D打印，見證全新機器的誕生

導(dǎo)讀：幾十年來，人類一直在尋找我們可以創(chuàng)造納米級機器的方法。現(xiàn)在，隨著UpNano、Femtoprint和Atlant3D等公司的出現(xiàn)，我們已經(jīng)非常接近這些微小卻又崇高的目標(biāo)了。

微機電系統(tǒng)（MEMS），如壓力傳感器和加速度計，已經(jīng)建立了一個每年價值超過100億美元的市場，使用微電子和機器來創(chuàng)建集成的機械和電氣設(shè)備。這些工具體型小巧小且廉價，它可以通過手機檢測你的運動趨勢，或者測量你的血壓。隨著納米級制造和光子學(xué)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，微型機器也將變得更加精確，更多，更小。

微型3D打印的趨勢

然而，現(xiàn)在加工或3D打印這些微型設(shè)備仍然很困難，我們需要時間來實現(xiàn)工業(yè)化。類似的情況在其他領(lǐng)域也有出現(xiàn)，如物聯(lián)網(wǎng)傳感器、芯片實驗室、微流控技術(shù)等。芯片實驗室的成功可能會推動微機械加工，為原子層沉積工藝提供資金，或為微機械加工本身帶來新標(biāo)準(zhǔn)。更多的投資可能導(dǎo)致更便宜的激光器，這可能使加工更容易獲得，增加這些微小機器的體積，或使它們的制造成本降低。同時，微型化是一個持續(xù)的過程，這促使更多的工程師為他們的問題尋找微型和納米尺寸的解決方案。毫不掩飾的講，我們現(xiàn)在的生活仍處于費曼（視頻中穿著粉紅色馬球衫和短褲）在一次精彩演講中所概述的微型化時代。

“只有達(dá)到這些條件，你才能得到一臺比平時小四千倍的微型加工機器�！薄�—理查德·費曼

△聚焦電子束被用來將表面結(jié)合的金和碳分子轉(zhuǎn)化為氣相，并沉積下來，以構(gòu)建精確的純金三維獨立結(jié)構(gòu)。超銳利的特征可以高效地產(chǎn)生自由電子振蕩或稱為等離子體的準(zhǔn)粒子。

3D打印行業(yè)也應(yīng)該更多關(guān)注MEMS、微流體，以及更普遍的納米和微尺度，所有這些增材制造技術(shù)都可以實現(xiàn)和使用，并將對我們的生活產(chǎn)生重大影響。然而，在我們現(xiàn)有的技術(shù)范圍內(nèi)，我們可以考慮另一種可能的發(fā)展。

△NanoscribePhotonic Professional GT納米打印機

3D打印更大的微型機器

在增材制造的厘米和毫米規(guī)模上，我們的行業(yè)也可以制造機器。有了3D打印技術(shù)，就可以按要求快速制造復(fù)雜的、成本較低的、輕量級的組件，這些組件可以隨心所欲地進(jìn)行修改，第二天或后天就可以進(jìn)行新的迭代。我們知道，在某種程度上，導(dǎo)電材料和電路可以使用導(dǎo)電油墨和Optomec Aerosol Jet進(jìn)行3D打印。增材制造已經(jīng)被用來制造很多設(shè)備、傳感器和其他復(fù)雜的組件。

△通過帶有互鎖脊的角形支架將腳墊連接到組件上，以鎖定腳墊的位置。

那么，為什么不以更大的規(guī)模3D打印MEMS設(shè)備呢？當(dāng)有數(shù)以百萬計的樣品時，它們就不會那么小或便宜。然而，如果你需要的機械設(shè)備不一定那么小，而且只需要一小批而不是一百萬個單位，那么增材制造就可以發(fā)揮作用了。

南極熊認(rèn)為，如果我們看一下增材制造在小批量生產(chǎn)復(fù)雜裝配的機械和電子設(shè)備上所展現(xiàn)的能力，我們會發(fā)現(xiàn)3D打印技術(shù)還有許多的未知應(yīng)用沒有被發(fā)掘。增材制造不會在你的下一個智能手機中爭得一席之地。然而，對于某些應(yīng)用來說，3D打印技術(shù)理想的短流程生產(chǎn)和小批量制作可能會有所作為。

在某些情況下，增材制造可以制造其他制造工藝目前無法制造的傳感器、機器、技術(shù)和性能。對于一些問題和挑戰(zhàn)，集成機器可以通過3D打印，以一種全新的方式解決問題。增材制造可以創(chuàng)建定制的機器，以長期執(zhí)行非常小的任務(wù)或快速解決一個新的問題。通過更便宜和更快地生產(chǎn)組件，增材制造可以成為一種新的制造模式潮流。