超越纳米级的3D打印，见证全新机器的诞生

导读：几十年来，人类一直在寻找我们可以创造纳米级机器的方法。现在，随着UpNano、Femtoprint和Atlant3D等公司的出现，我们已经非常接近这些微小却又崇高的目标了。

微机电系统（MEMS），如压力传感器和加速度计，已经建立了一个每年价值超过100亿美元的市场，使用微电子和机器来创建集成的机械和电气设备。这些工具体型小巧小且廉价，它可以通过手机检测你的运动趋势，或者测量你的血压。随着纳米级制造和光子学的不断发展和进步，微型机器也将变得更加精确，更多，更小。

微型3D打印的趋势

然而，现在加工或3D打印这些微型设备仍然很困难，我们需要时间来实现工业化。类似的情况在其他领域也有出现，如物联网传感器、芯片实验室、微流控技术等。芯片实验室的成功可能会推动微机械加工，为原子层沉积工艺提供资金，或为微机械加工本身带来新标准。更多的投资可能导致更便宜的激光器，这可能使加工更容易获得，增加这些微小机器的体积，或使它们的制造成本降低。同时，微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型和纳米尺寸的解决方案。毫不掩饰的讲，我们现在的生活仍处于费曼（视频中穿着粉红色马球衫和短裤）在一次精彩演讲中所概述的微型化时代。

“只有达到这些条件，你才能得到一台比平时小四千倍的微型加工机器。”——理查德·费曼

△聚焦电子束被用来将表面结合的金和碳分子转化为气相，并沉积下来，以构建精确的纯金三维独立结构。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打印行业也应该更多关注MEMS、微流体，以及更普遍的纳米和微尺度，所有这些增材制造技术都可以实现和使用，并将对我们的生活产生重大影响。然而，在我们现有的技术范围内，我们可以考虑另一种可能的发展。

△NanoscribePhotonic Professional GT纳米打印机

3D打印更大的微型机器

在增材制造的厘米和毫米规模上，我们的行业也可以制造机器。有了3D打印技术，就可以按要求快速制造复杂的、成本较低的、轻量级的组件，这些组件可以随心所欲地进行修改，第二天或后天就可以进行新的迭代。我们知道，在某种程度上，导电材料和电路可以使用导电油墨和Optomec Aerosol Jet进行3D打印。增材制造已经被用来制造很多设备、传感器和其他复杂的组件。

△通过带有互锁脊的角形支架将脚垫连接到组件上，以锁定脚垫的位置。

那么，为什么不以更大的规模3D打印MEMS设备呢？当有数以百万计的样品时，它们就不会那么小或便宜。然而，如果你需要的机械设备不一定那么小，而且只需要一小批而不是一百万个单位，那么增材制造就可以发挥作用了。

南极熊认为，如果我们看一下增材制造在小批量生产复杂装配的机械和电子设备上所展现的能力，我们会发现3D打印技术还有许多的未知应用没有被发掘。增材制造不会在你的下一个智能手机中争得一席之地。然而，对于某些应用来说，3D打印技术理想的短流程生产和小批量制作可能会有所作为。

在某些情况下，增材制造可以制造其他制造工艺目前无法制造的传感器、机器、技术和性能。对于一些问题和挑战，集成机器可以通过3D打印，以一种全新的方式解决问题。增材制造可以创建定制的机器，以长期执行非常小的任务或快速解决一个新的问题。通过更便宜和更快地生产组件，增材制造可以成为一种新的制造模式潮流。