การผลิตขนาดเล็กหมายถึงการแปรรูปวัสดุอย่างแม่นยําในขนาดไมครอน ขณะที่นิยามของอุตสาหกรรมแตกต่างกัน แต่ส่วนใหญ่เห็นด้วยว่ามันเกี่ยวข้องกับการทํางานภายในช่วง 1 ไมครอนถึง 500 ไมครอนโดยมีองค์กรบางคนขยายขนาดนี้ไปถึง 1000 ไมครอน (1 มม.)มันไม่ใช่แค่การลดขนาด มันคือการค้นหาความแม่นยํา คุณสมบัติของวัสดุ และเทคนิคการแปรรูปไม่ เพียง ต้องการ อุปกรณ์ ที่ มี ความ พัฒนามาก เท่า นั้น แต่ ยัง จําเป็น ต้อง เข้าใจ อย่าง ลึกซึ้ง ถึง การ ปฏิบัติ ของ วัสดุ ใน ระบบ ไมโครสโคป.
ความต้องการพื้นฐานสองอย่าง ทําให้การผลิตขนาดเล็กเป็นสิ่งที่จําเป็น
- ความหนาแน่นสูงเนื่องจากผลิตภัณฑ์ต้องการการลดขนาดและการทํางานหลายประการ การบูรณาการคุณสมบัติมากขึ้นในพื้นที่ที่จํากัดกลายเป็นสิ่งสําคัญการผลิตขนาดเล็กสามารถทําให้ส่วนประกอบลดขนาดเล็กได้ เช่น ทรานซิสเตอร์ขนาดนาโนหลายพันล้านชิ้นในสมาร์ทโฟน.
- การปรับปรุงสิ่งเล็กๆอย่างแม่นยําการใช้งานหลายอย่างต้องการการจัดการอย่างละเอียดขององค์ประกอบไมโครสโกปิค ในทางการแพทย์เช่น การดําเนินการที่บุกรุกอย่างน้อย ต้องการเครื่องมือไมโครสําหรับการวินิจฉัยและการรักษาภายใน
เทคโนโลยีนี้เป็นพื้นฐานของความก้าวหน้าที่ทันสมัยในด้านอิเล็กทรอนิกส์ การดูแลสุขภาพ ชีววิทยา และเคมี
การผลิตจุลย่อยมีหลายสาขา:
- การผลิตครึ่งตัวนํา:จากการทําลิโตกราฟี ถึงการทําจิ๊ป การผลิตชิปนั้นพึ่งพาความแม่นยําในขนาดเล็ก
- อุปกรณ์การแพทย์ทําให้เครื่องมือการผ่าตัดขนาดเล็ก โครงการฝังและระบบการส่งยา
- องค์ประกอบทางแสง:ผลิตเลนส์และเครือข่ายจุลินทรีย์สําหรับจอแสดงภาพ กล้อง และไฟเบอร์ออปติกส์
- วิศวกรรมอุปกรณ์เย็บผ้า:ผลิตเครือข่ายสปินเน็ตขนาดไมครอน สําหรับเส้นใยสังเคราะห์
- เทคโนโลยี MEMS:สร้างเซ็นเซอร์และเครื่องปั่นขนาดเล็กที่บูรณาการ สําหรับอุปกรณ์ในอุตสาหกรรมรถยนต์ การบินและการแพทย์
แนวทางปกติประกอบด้วย:
การใช้เครื่องมือตัด เพื่อขจัดวัสดุ แม้ว่ามันจะมีประสิทธิภาพ แต่การใช้เครื่องมือจะจํากัดรูปทรงที่ซับซ้อนการตัดด้วยการสั่นสั่นแบบทรงกลม ลดพื้นที่สัมผัส แต่ยังต้องเผชิญกับความอ้วนทางเคมีทางอุณหภูมิ กับวัสดุเช่นเหล็ก.
การใช้สปาร์คในการทําลายวัสดุ มีประสิทธิภาพสําหรับวัสดุแข็ง แต่ช้ากับพื้นผิวที่หยาบคาย วิธีการประกอบด้วย EDM ละลายสําหรับการผลิตจํานวนมากและ EDM ตัดสายสําหรับชิ้นส่วนที่ซับซ้อน
การกําจัดวัสดุอย่างแม่นยําที่มีผลกระทบความร้อนอย่างน้อย เลเซอร์อักซิมเมอร์ (เช่น KrF / ArF) ทําให้สามารถทํางานได้อย่างละเอียดมาก แต่ต้องใช้อุปกรณ์ที่แพง
ข้อจํากัดทั่วไปประกอบด้วย กณิตศาสตร์จํากัด ข้อจํากัดของวัสดุ และค่าใช้จ่ายสูงการพิมพ์ 3 มิติมีตําแหน่งพิเศษในการตอบสนอง
การผลิตสารเสริมมีข้อดีที่ชัดเจน:
- กณิตศาสตร์ที่ไม่จํากัดสร้างโครงสร้างแบบฟรีฟอร์มที่ซับซ้อน ไม่เป็นไปได้ด้วยวิธีการลบ
- วัสดุที่มีความหลากหลาย:ทํางานกับพลาสติก โลหะ เซรามิค และคอมพอสิต
- การปรับแต่ง:ทําให้การผลิตเป็นส่วนตัว
- การสร้างต้นแบบอย่างรวดเร็วเร่งวิ่งกระบวนการพัฒนา
เทคนิคการพิมพ์ 3 มิติขนาดเล็กที่ใช้แสง เช่น ไมโครสเตียโรลิโตกราฟี (μSL) ปัจจุบันสามารถบรรลุความละเอียดขนาดไมโครน/นาโนได้ โดยเปิดแนวโน้มใหม่ในการผลิตความแม่นยํา
- สเตรีโอลิโธกราฟี (SLA):สายค้อนของ ธ อร์ที่แข็งด้วยเลเซอร์ ให้ความแม่นยําสูง แต่ความเร็วช้า
- การประมวลแสงดิจิตอล (DLP):ธ อร์ที่แข็งแบบโปรเจคเตอร์ เพื่อการผลิตที่เร็วขึ้น
- การพอลิเมอเรชั่น 2 โฟโตน (TPP):ทําให้คุณสมบัติในขนาดนาโนผ่านการโฟกัสเลเซอร์แบบคู่
- การฉายภาพไมโครสเตียโรลิโตกราฟี (PμSL):รวมความแม่นยําและความเร็ว โดยใช้ออฟติกส์ที่ทันสมัย
ลงฝรั่งของวัสดุสําหรับความสามารถหลายวัสดุกับความละเอียดปานกลาง
ผูกสารสับสําหรับชิ้นส่วนใหญ่ แต่มีความละเอียดต่ํากว่า
ขณะที่การผลิตแบบแบบปลอมแบบปกติดีเยี่ยมในการผลิตจํานวนมาก การพิมพ์ 3 มิตินําเสนอ
- ระยะเวลาการนําสั้น (ไม่ต้องใช้เครื่องมือ)
- เสรีภาพการออกแบบ นอกเหนือจากข้อจํากัดของผง
- ประสิทธิภาพของวัสดุที่สูงขึ้น
ปัจจุบันการทุ่มเทรวมถึงอัตราการผลิตที่ต่ํากว่า, ตัวเลือกวัสดุที่จํากัด, และค่าใช้จ่ายที่สูงขึ้น
ทําให้เครือข่ายช่องทาง 50-500 ไมครอนที่ซับซ้อน สําหรับการวินิจฉัยและการวิเคราะห์ทางเคมีในแล็บบนชิป
สร้างแอนเทนเน่คลื่นมิลลิเมตร ด้วยกณิตศาสตร์ที่ปรับปรุงให้ดีขึ้น เพื่อการผลิตสัญญาณที่ดีขึ้น
ผลิตเครื่องมือการผ่าตัดเฉพาะผู้ป่วย เช่น อุปกรณ์เย็บแบบอัตโนมัติ ที่เพิ่มความแม่นยําในการดําเนินการ
แนวโน้มที่กําลังเกิดขึ้น ได้แก่
- ความสามารถในการแก้ไขขนาดอะตอม
- ห้องสมุดวัสดุที่ขยายไป รวมถึงสับสนองและวัสดุชีวภาพที่ก้าวหน้า
- การพิมพ์ที่รวดเร็วขึ้น ด้วยการแปรรูปแบบคู่
- การปรับปรุงกระบวนการที่ขับเคลื่อนโดย AI
เมื่อความก้าวหน้าเหล่านี้เข้าด้วยกัน การพิมพ์ 3 มิติจะเปลี่ยนแปลงวิธีการที่เราออกแบบและผลิตองค์ประกอบจุลินทรีย์ กลับสู่ยุคใหม่ของการนวัตกรรมทางเทคโนโลยีในทุกสาขาอุตสาหกรรม