超越纳米级的3D打印技术,可以产生全新的器械

3D打印资讯
2022
08/08
16:00
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南极熊导读,“毕竟这一切,你才得到一台比平时小四千倍的小型婴儿车床。”——理查德·费曼。几十年来,人类一直在寻找,可以创造纳米级器械的方法。现在,随着UpNano、Femtoprint和Atlant3D等公司的出现,我们离这些崇高而微小的目标越来越近了。

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△由Femtoprint开发的,一种用于视网膜静脉插管的3D打印工具(穿刺工具的SEM图像)

微机电系统(MEMS),是一种具有机械和电子元件的微型机器。它的物理尺寸范围从几毫米到不到一微米,比人类头发的宽度小很多倍。

南极熊获悉,如压力传感器和加速度计,这些利用微电子学和机械制造集成的机电设备,每年可以创造,价值超过100亿美元(约676亿人民币)的市场,这些小而便宜的工具可以持续降低制造成本。随着进一步的纳米级制造和光子学的不断发展,这些微小的器械,将随着它们变得更精确、更多和更小,可用性进而得到全面提升。


△视频:理查德·费曼“微型器械”纳米技术讲座,又名“底部有很多空间”


微型3D打印的趋势
然而,虽然Gray goo(全球灾难性风险)的到来离我们还很遥远,但介于这种潜在但威胁的存在,这也是微型3D打印的趋势之一,节省资源。

目前,加工或3D打印这些微型器械仍是困难的,并且,需要时间来实现工业化。类似的正在进行的发展,如物联网传感器、芯片实验室(LOC)、微流体等类似的持续发展将成为同行。芯片实验室的成功可能会推动微加工,为原子层沉积工艺提供资金,或者为微加工本身带来新的标准

另一方面,更多的投资可能会导致更便宜的激光器,这可以使加工更容易,增加这些微型器械的体积,或者使它们的制造成本更低。与此同时,小型化是一个持续的过程,这促使更多的工程师,为他们的问题,寻找微米和纳米尺寸的解决方案。

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△聚焦电子束,用于将表面结合的金和碳分子转化为气相沉积,以构建精确的纯金3D独立结构。超锐利的特征,可以高效地产生自由电子振荡,或称为等离子体的准粒子

3D打印行业也应该更加关注微流体,以及更普遍的纳米和微米尺度,所有这些3D打印技术都可以实现和使用,并将对我们的生活产生重大影响。

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△Nanoscribe Photonic Professional GT纳米级打印机

能否打印更大的微型器械
对于制造那些厘米和毫米的器械,同样可以借助3D打印,因为,它可以快速按需制造复杂、成本更低、轻量级的组件,并且,这些组件可以通过3D打印特有的快速迭代优势,随心所欲的对下一个版本进行修改。我们知道,在一定程度上,导电材料和电路,可以使用电子墨水和Optomec Aerosol Jet进行3D打印。该技术已经用于制造许多设备、传感器和其他复杂的组件。

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△通过带有互锁脊的角支架,将脚垫连接到组件上,以将脚垫锁定到位

那么,为什么不制造批量制造更多的MEMS设备呢?因为,当有数百万个样本时,通过该技术,目前成本不会最低。但是,如果人们仅需要一种机电设备时,它或许不需要很小,而是小批量生产,这种情况3D打印非常有优势。

如果我们看看3D打印,在复杂组件中小批量生产机械和电子设备的能力,我们会发现,该技术不会立即对于智能手机的生产造成冲击。然而,对于某些应用来说,3D打印,在短生产周期和小批量可能会有所作为。在某些情况下,该技术可以制造其他制造工艺,目前无法制造的传感器、机器、技术和属性。

对于一些问题和挑战,通过合理利用3D打印,可以获得一种全新的解决方案。该技术可以创建定制的器械,以长时间执行非常小的任务或快速解决新问题。通过更便宜、更快地生产组件。通过3D打印技术,可以创造一种新的制造方式。例如,底部仍然预留有足够的空间,但顶部也有足够的空间等等。




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