超越納米級(jí)的3D打印技術(shù)，可以產(chǎn)生全新的器械

南極熊導(dǎo)讀，“畢竟這一切，你才得到一臺(tái)比平時(shí)小四千倍的小型嬰兒車床�！薄�—理查德·費(fèi)曼。幾十年來(lái)，人類一直在尋找，可以創(chuàng)造納米級(jí)器械的方法�，F(xiàn)在，隨著UpNano、Femtoprint和Atlant3D等公司的出現(xiàn)，我們離這些崇高而微小的目標(biāo)越來(lái)越近了。

△由Femtoprint開(kāi)發(fā)的，一種用于視網(wǎng)膜靜脈插管的3D打印工具（穿刺工具的SEM圖像）

微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS），是一種具有機(jī)械和電子元件的微型機(jī)器。它的物理尺寸范圍從幾毫米到不到一微米，比人類頭發(fā)的寬度小很多倍。

南極熊獲悉，如壓力傳感器和加速度計(jì)，這些利用微電子學(xué)和機(jī)械制造集成的機(jī)電設(shè)備，每年可以創(chuàng)造，價(jià)值超過(guò)100億美元（約676億人民幣）的市場(chǎng)，這些小而便宜的工具可以持續(xù)降低制造成本。隨著進(jìn)一步的納米級(jí)制造和光子學(xué)的不斷發(fā)展，這些微小的器械，將隨著它們變得更精確、更多和更小，可用性進(jìn)而得到全面提升。

△視頻：理查德·費(fèi)曼“微型器械”納米技術(shù)講座，又名“底部有很多空間”

微型3D打印的趨勢(shì)
然而，雖然Gray goo（全球?yàn)?zāi)難性風(fēng)險(xiǎn)）的到來(lái)離我們還很遙遠(yuǎn)，但介于這種潛在但威脅的存在，這也是微型3D打印的趨勢(shì)之一，節(jié)省資源。

目前，加工或3D打印這些微型器械仍是困難的，并且，需要時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。類似的正在進(jìn)行的發(fā)展，如物聯(lián)網(wǎng)傳感器、芯片實(shí)驗(yàn)室（LOC）、微流體等類似的持續(xù)發(fā)展將成為同行。芯片實(shí)驗(yàn)室的成功可能會(huì)推動(dòng)微加工，為原子層沉積工藝提供資金，或者為微加工本身帶來(lái)新的標(biāo)準(zhǔn)。

另一方面，更多的投資可能會(huì)導(dǎo)致更便宜的激光器，這可以使加工更容易，增加這些微型器械的體積，或者使它們的制造成本更低。與此同時(shí)，小型化是一個(gè)持續(xù)的過(guò)程，這促使更多的工程師，為他們的問(wèn)題，尋找微米和納米尺寸的解決方案。

△聚焦電子束，用于將表面結(jié)合的金和碳分子轉(zhuǎn)化為氣相沉積，以構(gòu)建精確的純金3D獨(dú)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)該更加關(guān)注微流體，以及更普遍的納米和微米尺度，所有這些3D打印技術(shù)都可以實(shí)現(xiàn)和使用，并將對(duì)我們的生活產(chǎn)生重大影響。

△Nanoscribe Photonic Professional GT納米級(jí)打印機(jī)

能否打印更大的微型器械
對(duì)于制造那些厘米和毫米的器械，同樣可以借助3D打印，因?yàn)�，它可以快速按需制造�?fù)雜、成本更低、輕量級(jí)的組件，并且，這些組件可以通過(guò)3D打印特有的快速迭代優(yōu)勢(shì)，隨心所欲的對(duì)下一個(gè)版本進(jìn)行修改。我們知道，在一定程度上，導(dǎo)電材料和電路，可以使用電子墨水和Optomec Aerosol Jet進(jìn)行3D打印。該技術(shù)已經(jīng)用于制造許多設(shè)備、傳感器和其他復(fù)雜的組件。

△通過(guò)帶有互鎖脊的角支架，將腳墊連接到組件上，以將腳墊鎖定到位

那么，為什么不制造批量制造更多的MEMS設(shè)備呢？因?yàn)�，�?dāng)有數(shù)百萬(wàn)個(gè)樣本時(shí)，通過(guò)該技術(shù)，目前成本不會(huì)最低。但是，如果人們僅需要一種機(jī)電設(shè)備時(shí)，它或許不需要很小，而是小批量生產(chǎn)，這種情況3D打印非常有優(yōu)勢(shì)。

如果我們看看3D打印，在復(fù)雜組件中小批量生產(chǎn)機(jī)械和電子設(shè)備的能力，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，該技術(shù)不會(huì)立即對(duì)于智能手機(jī)的生產(chǎn)造成沖擊。然而，對(duì)于某些應(yīng)用來(lái)說(shuō)，3D打印，在短生產(chǎn)周期和小批量可能會(huì)有所作為。在某些情況下，該技術(shù)可以制造其他制造工藝，目前無(wú)法制造的傳感器、機(jī)器、技術(shù)和屬性。

對(duì)于一些問(wèn)題和挑戰(zhàn)，通過(guò)合理利用3D打印，可以獲得一種全新的解決方案。該技術(shù)可以創(chuàng)建定制的器械，以長(zhǎng)時(shí)間執(zhí)行非常小的任務(wù)或快速解決新問(wèn)題。通過(guò)更便宜、更快地生產(chǎn)組件。通過(guò)3D打印技術(shù)，可以創(chuàng)造一種新的制造方式。例如，底部仍然預(yù)留有足夠的空間，但頂部也有足夠的空間等等。