تولید میکرو به پردازش دقیق مواد در مقیاس میکرو می پردازد. در حالی که تعاریف صنعت متفاوت است، اکثر آنها موافق هستند که شامل کار در محدوده 1 میکرو تا 500 میکرو می شود.با برخی از سازمان ها گسترش این به 1000 میکرو (1 میلی متر)این فقط در مورد کوچک کردن ابعاد نیست بلکه نشان دهنده تلاش نهایی برای دقت، خواص مواد و تکنیک های پردازش است.این کار نه تنها نیازمند تجهیزات پیشرفته است، بلکه نیازمند درک عمیق از رفتار میکروسکوپی مواد است.
دو نیاز اساسی میکرو تولید را ضروری می کند:
- عملکردي با چگالي بالا:از آنجا که محصولات نیاز به کوچک سازی و چند کارکرد دارند، ادغام ویژگی های بیشتر در فضای محدود بسیار مهم است.تولید میکرو امکان کوچک سازی قطعات را فراهم می کند، مانند میلیاردها ترانزیستور نانو در گوشی های هوشمند، که در غیر این صورت غیرممکن است.
- دستکاری دقیق میکرو شیبسیاری از کاربردهای کاربردی نیاز به دستکاری دقیق از عناصر میکروسکوپی دارند. به عنوان مثال، در پزشکی، روش های حداقل تهاجمی نیاز به میکرو ابزار برای تشخیص و درمان داخلی دارند.
این تکنولوژی پایه پیشرفت های مدرن در الکترونیک، مراقبت های بهداشتی، زیست شناسی و شیمی است که واقعاً به عنوان سنگ بنای پیشرفت تکنولوژیکی عمل می کند.
تولید میکرو در بسیاری از زمینه ها وجود دارد:
- تولید نیمه هادی:از لیتوگرافی تا حکاکی، تولید تراشه به طور کامل به دقت در مقیاس میکرو متکی است.
- دستگاه های پزشکی:ابزارهای میکرو جراحی، ایمپلنت ها و سیستم های تحویل دارو را فعال می کند.
- اجزای نوری:تولید لنز های میکروسکوپی و شبکه برای نمایشگرها، دوربین ها و فیبر نوری
- مهندسی نساجی:توليد شبكه هاي رشته اي در مقیاس ميکرو براي فيبر هاي مصنوعي.
- تکنولوژی MEMS:ایجاد حسگرهای کوچک و محرک های یکپارچه برای خودرو، هوافضا و کاربردهای پزشکی.
روش های متعارف عبارتند از:
استفاده از ابزار برش برای حذف مواد. در حالی که کارآمد است، استفاده از ابزار اشکال پیچیده را محدود می کند.برش لرزش بیضوی باعث کاهش منطقه تماس می شود اما هنوز هم با مواد مانند فولاد با فرسایش حرارتی-شیمیایی روبرو می شود.
استفاده از جرقه ها برای فرسایش مواد. موثر برای مواد سخت اما آهسته با سطوح خشن. روش ها شامل EDM غرق کننده برای تولید انبوه و EDM برش سیم برای قطعات پیچیده است.
حذف دقیق مواد با حداقل تاثیر گرمایی. لیزرهای اکسیمر (به عنوان مثال، KrF / ArF) کار فوق العاده ظریف را امکان پذیر می کنند اما نیاز به تجهیزات گران قیمت دارند.
محدودیت های رایج شامل هندسه های محدود، محدودیت های مواد و هزینه های بالاچاپ سه بعدیکه موقعیت منحصر به فردی برای رسیدگی به آن دارد.
تولید افزودنی مزایای مشخصی را ارائه می دهد:
- هندسه های نامحدود:ساختارهای پیچیده ی شکل آزاد را ایجاد می کند که با روش های کسری غیرممکن است.
- تنوع مواد:کار با پلاستیک، فلزات، سرامیک و کامپوزیت.
- سفارشی سازی:امکان تولید شخصی را فراهم می کند.
- نمونه سازی سریع:چرخه ي رشد رو تسريع ميکنه
تکنیک های چاپ سه بعدی در مقیاس کوچک مبتنی بر نور مانند مایکرو استریولیتوگرافی (μSL) اکنون به وضوح میکرو / نانو می رسد و مرزهای جدیدی را در تولید دقیق باز می کند.
- استریولیتوگرافی (SLA):رزین های سخت شده با لیزر دقت بالایی دارند اما سرعت آهسته ای دارند.
- پردازش نور دیجیتال (DLP):رزين هاي سخت شده براي سريع تر شدن توليد
- پلیمریزاسیون دو فوتونی (TPP):از طریق فوکوس دو ليزري، ميزان هاي نانو را فعال مي کند.
- "تکنیک" یا "تکنیک" برای "تکنیک" یا "تکنیک" یا "تکنیک" برای "تکنیک" یا "تکنیک" یا "تکنیک" برای "تکنیک" یا "تکنیک" یا "تکنیک" برای "تکنیک" یا "تکنیک" برای "تکنیک" یا "تکنیک" برای "تکنیک" یا "تکنیک" برای "تکنیک" یا "تکنیک"با استفاده از اپتیک های پیشرفته، دقت و سرعت را ترکیب می کند.
قطرات مواد را برای قابلیت چند ماده ای با وضوح متوسط ذخیره می کند.
مواد پودری را برای قطعات بزرگ اما با دقت کمتر پیوند می دهد.
در حالی که تولید سنتی مبتنی بر قالب در تولید انبوه برتری دارد، چاپ سه بعدی ارائه می دهد:
- زمان های کوتاه تر (بدون نیاز به ابزار)
- آزادی طراحی فراتر از محدودیت های قالب
- بهره وری مواد بالاتر
مبادلات فعلی شامل نرخ تولید پایین تر، گزینه های مواد محدود و هزینه های بالاتر است که باعث می شود فناوری ها به جای رقابتی مکمل شوند.
شبکه های کانال 50 تا 500 میکروونی پیچیده را برای تشخیص آزمایشگاهی و تجزیه و تحلیل شیمیایی فعال می کند.
آنتن های امواج میلی متری با هندسه های بهینه شده برای عملکرد سیگنال بهبود یافته ایجاد می کند.
ابزارهاي جراحي مخصوص به بيمار مثل دستگاه هاي بخيه سازي اتوماتيکي که دقت روال رو بهبود مي بخشند
روندهای جدید عبارتند از:
- قابلیت های وضوح در مقیاس اتمی
- کتابخانه های گسترده مواد از جمله آلیاژ های پیشرفته و مواد زیستی
- چاپ سریعتر از طریق پردازش موازی
- بهینه سازی فرآیند مبتنی بر هوش مصنوعی
در حالی که این پیشرفت ها به هم نزدیک می شوند، چاپ سه بعدی به طور اساسی نحوه طراحی و تولید اجزای میکروسکوپی را تغییر می دهد و به عصر جدیدی از نوآوری های تکنولوژیکی در سراسر صنایع منجر می شود.