ナノスケールを超えた3Dプリント、新たな機械の誕生を目撃

はじめに: 何十年もの間、人類はナノスケールの機械を作成する方法を模索してきました。現在、UpNano、Femtoprint、Atlant3D などの企業の出現により、私たちはこれらの小さいながらも高い目標に非常に近づいています。
圧力センサーや加速度計などの微小電気機械システム (MEMS) は、マイクロエレクトロニクスと機械を使用して統合された機械および電気デバイスを作成することで、年間 100 億ドル以上の市場を確立しています。これらのツールは小型で安価であり、携帯電話を通じて運動の傾向を検出したり、血圧を測定したりすることができます。ナノスケールの製造とフォトニクスが発展し進歩するにつれて、マイクロマシンはより精密になり、より多くなり、より小型になります。

マイクロ3Dプリントの動向<br /> しかし、これらのマイクロデバイスの加工や3Dプリントは依然として難しく、産業化には時間がかかるでしょう。同様の状況は、IoT センサー、チップラボ、マイクロ流体技術などの他の分野でも発生しています。ラボオンチップの成功は、マイクロマシニングを促進し、原子層堆積プロセスに資金を提供し、あるいはマイクロマシニング自体の新しい標準につながる可能性があります。さらなる投資によりレーザーの価格が下がり、加工がより容易になったり、こうした小型機械の生産量が増えたり、製造コストが安くなったりする可能性があります。一方、小型化は現在も進行中であり、より多くのエンジニアが問題に対するマイクロサイズやナノサイズのソリューションを模索するようになっています。ファインマン（このビデオではピンクのポロシャツとショートパンツを着用）が素晴らしい講義で概説した小型化の時代に私たちが今も生きていることは周知の事実です。
「これらの条件を達成することによってのみ、通常の 4000 分の 1 の小型マイクロ加工機を実現できます。」 - リチャードファインマン
△集束電子ビームを使用して、表面に結合した金と炭素分子をガス相に変換し、堆積させて、純金の精密な 3 次元自立構造を構築します。超鋭利な特徴により、自由電子振動、つまりプラズモンと呼ばれる準粒子を効率的に生成できます。
3D プリンティング業界は、MEMS、マイクロ流体工学、さらに一般的にはナノスケールとマイクロスケールにもさらに注意を払う必要があります。これらはすべて、付加製造技術によって実現および使用でき、私たちの生活に大きな影響を与えるでしょう。ただし、既存の技術の範囲内で、別の開発の可能性を検討することは可能です。
△NanoscribePhotonic Professional GTナノプリンター
3D プリントの大型マイクロマシン<br /> 私たちの業界では、センチメートルやミリメートル規模の付加製造により機械も製造できます。 3D プリントを使用すると、複雑で低コストの軽量コンポーネントをオンデマンドで迅速に製造でき、自由に変更して、翌日または翌々日に新しいイテレーションを生産できます。導電性インクと Optomec Aerosol Jet を使用して、導電性材料と回路を 3D プリントできることは、ある程度わかっています。付加製造はすでに、多くのデバイス、センサー、その他の複雑なコンポーネントの作成に使用されています。
△フットパッドは、連結リッジ付きのアングルブラケットを介してアセンブリに取り付けられ、フットパッドを所定の位置に固定します。
では、なぜより大規模な MEMS デバイスを 3D プリントしないのでしょうか?サンプルが何百万もある場合、サンプルはそれほど小さくも安くもありません。ただし、必要な機械が必ずしもそれほど小さくなく、100 万台ではなく少量のバッチだけが必要な場合は、積層造形が役立ちます。
アンタークティック・ベアは、複雑な組立機械や電子機器の小ロット生産における積層造形の能力に注目すると、3Dプリント技術には未発見の未知の用途がまだたくさんあることがわかるだろうと考えています。積層造形は、次世代のスマートフォンへの採用を争うことはないだろう。ただし、一部のアプリケーションでは、3D プリント技術が最適な短期生産や小ロット生産が違いを生む可能性があります。
場合によっては、積層造形により、現在他の製造方法では実現できないセンサー、機械、テクノロジー、機能を作成できることがあります。いくつかの問題や課題については、統合マシンが 3D プリントを通じてまったく新しい方法で解決できます。付加製造技術により、非常に小さなタスクを長期にわたって実行したり、新しい問題を迅速に解決したりするためのカスタマイズされたマシンを作成できます。付加製造は、部品をより安価かつ迅速に製造することで、新たな製造パラダイムになる可能性があります。

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