마이크로 제조는 미크론 규모의 재료의 정밀 처리를 의미합니다. 산업 정의가 다양하지만 대부분의 사람들은 1 미크론에서 500 미크론 범위 내에서 작업하는 것을 포함한다고 동의합니다.일부 조직에서는 1000마이크로 (1mm) 까지 확장합니다.이것은 단순히 크기를 축소하는 것이 아닙니다. 그것은 정확성, 물질의 특성, 그리고 처리 기술을 추구하는 궁극적인 것을 나타냅니다.첨단 장비 뿐 아니라 물질 의 현미경적 행동 에 대한 깊이 있는 이해 를 요구 합니다.
두 가지 기본적 욕구 때문에 마이크로 제조업은 필수적입니다.
- 고밀도 기능:제품들은 소형화와 다기능성을 요구하기 때문에 제한된 공간에 더 많은 기능을 통합하는 것이 중요합니다.마이크로 제조는 다른 방법으로는 불가능할 수 있는 스마트폰의 수십억 개의 나노 규모 트랜지스터와 같은 부품 소형화를 가능하게 합니다..
- 정밀 미세 물체 조작:많은 응용 분야는 현미경적 요소의 정확한 처리를 필요로 합니다. 예를 들어 의학에서는 최소한의 침습적 절차는 내부 진단과 치료를 위해 마이크로 도구가 필요합니다.
이 기술은 전자, 의료, 생물학, 화학 등 현대적인 발전을 뒷받침하고 기술 발전의 초석이 되고 있습니다.
마이크로 제조업은 여러 분야에 퍼져 있습니다.
- 반도체 생산:리토그래피에서 에치에 이르기까지 칩 제조는 완전히 미세한 정밀도에 의존합니다.
- 의료기기:미세 수술 도구, 임플란트, 그리고 약물 전달 시스템을 가능하게 합니다.
- 광학적 부품:디스플레이, 카메라 및 광섬유용 미세한 렌즈 및 격자 제조
- 섬유공학:합성 섬유를 위한 미크론 규모의 스핀넷 생산
- MEMS 기술:자동차, 항공우주 및 의료용으로 통합된 마이크로 센서와 액추에이터를 만드는 것.
일반적인 접근 방식은 다음과 같습니다.
재료 를 제거 하기 위해 절단 도구 를 사용 하는 것. 효율적 이지만, 도구 의 마모 는 복잡 한 형태 를 제한 한다.타원 진동 절단 접촉 영역을 감소하지만 여전히 철강과 같은 재료와 열-화학적 마모를 직면.
물질을 침식시키기 위해 불꽃을 사용하는 것. 단단한 물질에 효과적이지만 거친 표면에서는 느립니다. 방법에는 대량 생산에 대한 다이 싱킹 EDM 및 복잡한 부품에 대한 와이어 절단 EDM이 포함됩니다.
최소 열 영향으로 정확한 재료 제거. Excimer 레이저 (예를 들어, KrF / ArF) 는 초미세 작업이 가능하지만 비용이 많이 드는 장비가 필요합니다.
일반적인 제한은 제한된 기하학, 재료 제한 및 높은 비용3D 프린팅고유한 위치에서
첨가 제조는 뚜렷한 장점을 제공합니다.
- 제한 없는 기하학:빼기법으로 불가능한 복잡한 자유형 구조를 만듭니다.
- 재료 다양성:플라스틱, 금속, 세라믹, 복합재로 작업합니다.
- 사용자 정의:개인화된 생산을 가능하게 합니다.
- 빠른 프로토타입 제작:발달 주기를 가속화합니다.
마이크로 스테레오 리토그래피 (μSL) 와 같은 빛 기반의 마이크로 스케일 3D 프린팅 기술은 이제 마이크로 / 나노 스케일 해상도를 달성하여 정밀 제조의 새로운 경계를 개척합니다.
- 스테레오리토그래피 (SLA):레이저 가열 합금은 높은 정밀도를 제공하지만 느린 속도를 제공합니다.
- 디지털 광 처리 (DLP):더 빠른 생산을 위해 프로젝터-건축 樹脂.
- 2포톤 폴리메리제이션 (TPP):이중 레이저 집중을 통해 나노 스케일의 특징을 가능하게 합니다.
- 프로젝션 마이크로 스테레오 리토그래피 (PμSL):첨단 광학을 이용해서 정확성과 속도를 결합합니다.
중간 해상도에서 멀티-물질 능력을 위해 물질의 방울을 저장합니다.
큰 부품에 분말 물질을 결합하지만 더 낮은 정밀도.
기존의 폼 기반의 제조는 대량 생산에 탁월하지만 3D 프린팅은 다음과 같은 것을 제공합니다.
- 보다 짧은 납품 시간 (무용이 필요하지 않습니다)
- 곰팡이의 한계를 넘어 디자인 자유
- 더 높은 재료 효율성
현재의 타협은 생산률이 낮고, 재료 선택의 범위가 제한되어, 더 높은 비용으로 인해 기술들이 경쟁력보다는 상호 보완적이라는 점입니다.
복잡한 50~500마이크론 채널 네트워크를 칩에 있는 실험실 진단과 화학 분석을 가능하게 합니다.
증강된 신호 성능을 위해 최적화된 기하학으로 밀리미터파 안테나를 만듭니다.
환자 특화된 수술 도구를 생산합니다. 자동 꿰매기 장치와 같이 절차의 정확성을 향상시킵니다.
새로운 경향은 다음과 같습니다.
- 원자 규모 해상도 기능
- 첨단 합금과 바이오 재료를 포함한 확장 된 재료 라이브러리
- 병렬 처리 를 통해 더 빠른 인쇄
- 인공지능 기반의 프로세스 최적화
이러한 발전이 합쳐지면서 3D 프린팅은 산업 전반에 걸쳐 기술 혁신의 새로운 시대를 열고 현미경 부품의 설계와 생산 방식을 근본적으로 변화시킬 것입니다.