Nanotvornica je standardna predložena aplikacija za prvu generaciju molekularne proizvodnje, također poznatu kao molekularna nanotehnologija. Molekularna proizvodnja je futuristička tehnologija koja bi koristila goleme nizove strojnih sustava na nano-razini („nanoassembleri“) za sintetiziranje proizvoda makro razmjera pomoću procesa koji se naziva konvergentno sastavljanje. U konvergentnom sastavljanju, montažna linija progresivno većih krakova manipulatora sastavlja podkomponente proizvoda i prosljeđuje ih na sljedeću fazu većih krakova manipulatora, sve dok se konačno ne stvori proizvod koji se može koristiti ljudima.
Budući da bi ovi nanosastavljači bili nepomični i radili na montažnoj traci poput konvencionalne tvornice, opasnost da se ti nanomstrojevi oslobode i podivljaju je odsutna. Vizionari nanotehnologije dugo su bili zabrinuti zbog negativne reakcije na njihovu predloženu tehnologiju temeljenu na fantastičnim znanstvenofantastičnim pričama, kao što je “Plijen” Michaela Crichtona, koji prikazuje “nanotehnologiju” kao rojeve autonomnih strojeva sa samorazvijajućim sposobnostima. Pojam nanotvornice pruža solidno pobijanje takvih scenarija katastrofe.
Zbog zakona skaliranja, nanotvornice mogu biti iznimno produktivne. Robotski sustavi makrorazmjera, kao što je robotika koja se koristi za sastavljanje automobila, koriste ruke manipulatora koje se kreću vrlo sporo prema nanotehnološkim standardima. Ruke manipulatora koje djeluju na molekularnoj razini mogle bi obavljati operacije sklapanja vrlo brzo, reda veličine GHz (milijarde puta u sekundi), a ne samo Hz. Preliminarni izračuni sugeriraju da bi nanotvornica mogla obraditi vlastitu masu u samo nekoliko sati.
Kroz napredno programiranje, nanotvornica bi omogućila korisniku da specificira sastav proizvoda s atomskom preciznošću, otvarajući goleme nove sektore prostora dizajna. Mnogi od naših trenutnih proizvoda pate od nedostataka ili nesavršenosti jer su proizvedeni putem “bulk kemije”; spajanje milijardi ili trilijuna atoma na nasumičan način umjesto stvaranja proizvoda preciznim atomskim pozicioniranjem. Ako je nanotvornica uspješno stvorena, mogla bi se programirati i za proizvodnju dodatnih nanotvornica za samo sirovine i potrebno programiranje. Kada nanotvornice postanu stvarnost (možda do 2015.), vjerojatno će revolucionirati svaki sektor proizvodnje.