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1、 摘要

噴墨打印是一種非接觸式沉積技術，因其液滴控制能力強、定位準確、易圖案化、材料利用率高和無污染等優(yōu)點，在電子印刷、生物醫(yī)療、砂型打印、3D打印等領域具有極大的商業(yè)應用前景。

國內噴墨打印作為應用端，大部分設備來自于國外，國產設備未應用，噴墨打印的技術在行業(yè)應用里屬于嘗試階段，未完全投入量產。噴墨打印設備最核心部分為噴頭與算法。本公司利用在壓電材料開發(fā)上的技術優(yōu)勢，攻克了高性能精密壓電陶瓷、微尺度流道制備與封裝等關鍵技術，開發(fā)出了PJ100高精度皮升級打印系統(tǒng)，為客戶提供全流程壓電噴墨打印解決方案。

2、 研究現(xiàn)狀

我國在噴墨技術方面的研究起步較晚，使得該領域的大量專利和關鍵技術被西方國家壟斷，國內噴墨印刷裝備的關鍵部件、核心軟件及高端墨水等主要依賴國外進口，未來存在著被西方國家“卡脖子”的潛在風險。根據(jù)《印刷業(yè)“十四五”時期發(fā)展專項規(guī)劃》提出，從當前急迫需要和長遠需求出發(fā)，集中優(yōu)勢資源突破噴墨數(shù)字印刷噴頭、高端印刷裝備器材等關鍵核心技術裝備，實施關鍵核心技術攻關工程，解決一批“卡脖子”問題。2015年國務院印發(fā)的《中國制造2025》通知中也明確提出攻克增材制造的核心元器件和關鍵工藝技術，對促進傳統(tǒng)制造業(yè)轉型升級，支持我國高端制造產業(yè)發(fā)展具有重大意義。

壓電噴墨打印頭作為噴墨打印技術中的核心器件，時至今日，其依賴國外進口的現(xiàn)狀仍未改變。在傳統(tǒng)噴墨打印、增材制造、砂型打印等領域，多使用陣列式打印頭以提高生產效率，被以HP、Epson、Fujifilm、KYOCERA、Ricoh等為代表的國外廠商牢牢把握相關技術與市場份額，并筑起了專利壁壘，國內部分企業(yè)如愛司凱、銳發(fā)、奧潤等據(jù)報道已有相關產品布局，但推廣難度較大，成熟應用案例較少；在生物醫(yī)療、生物點樣等領域，單孔噴頭因其可噴射粘度范圍更廣等特點而被廣泛應用，常見品牌國外代表廠家有Gesim、Microfab、Biodot等，國內該類型噴頭產品相關報道較少。

國內對打印頭的研究以產業(yè)化應用為主，即采用國外廠家的打印頭硬件系統(tǒng)，通過對打印頭進行外圍控制系統(tǒng)的開發(fā)，使其部分適用于噴繪市場或增材制造等領域的技術需求。這種關鍵核心技術被國外公司把持、國內企業(yè)作為應用端開發(fā)的現(xiàn)狀，不但使噴墨打印設備“空心化”現(xiàn)象明顯，也限制了國內高品質噴墨打印技術應用端的創(chuàng)新進程。

3、PJ100高精度皮升打印系統(tǒng)

PJ100打印系統(tǒng)由PJ-NL單孔壓電式噴墨打印頭、PC100精密氣壓控制系統(tǒng)和JC100S智能驅動控制系統(tǒng)三部分組成，適用于粘度20cPs以下不同類型的材料打印，可用于生物醫(yī)療、生物點樣等精細化噴墨打印場景；

技術參數(shù)：

• 壓電式單孔噴頭，孔徑20-120um，最高頻率30kHz；

• 電驅動器工作電壓范用(-140V+140V)，電壓波形包括: 單、雙極波、多極波、正弦波；最高工作頻率30kHz；有外部觸發(fā)接口；

• 氣壓控制器調節(jié)精度為±0.1kPa；表顯精度0.2kPa，配有三狀態(tài)氣壓開關，可對噴頭做沖洗和倒抽；內置壓力發(fā)生器，無需外接氣源；

• 控制軟件可設置可種電壓參數(shù)及波形，可軟件控制產生連續(xù)噴射、單點噴射和定量噴射，同時配備墨滴觀測功能。

  
  

此外，本系統(tǒng)支持外部加熱功能，最高可達150℃，可將噴射溶液粘度范圍提升至500cPs，材料適用性更廣，可擴展應用至3D打印、電子封裝等領域。

4、 應用場景

皮升級壓電打印設備的應用領域非常廣泛，涵蓋了生物科學、材料科學、微電子、醫(yī)療、食品工業(yè)和環(huán)境科學等多個領域。其高精度、微小液滴產生和墨水兼容性等特性使得它在這些領域中具有巨大的應用潛力。

生物科學領域：可用于生物芯片的點樣，微陣列制作，以及單細胞分析等。此外，該技術還可以用于DNA、RNA和蛋白質等生物分子的微量打印和操控。

材料科學研究：壓電噴墨打印技術由于其對墨水的精確控制，可以實現(xiàn)材料的高精度沉積和圖案化，可以用于制備和表征新型材料和納米結構。

微電子和納米制造技術：在微電子和納米制造領域有重要應用，可以用于制造微電子器件、納米傳感器、納米電路等。

醫(yī)療和藥物輸送：可用于藥物輸送系統(tǒng)的制作，如微針、微膠囊等。此外，該技術還可以用于制造生物相容性材料，如組織工程支架和生物材料。

食品工業(yè)：在食品工業(yè)中，可用于食品成分的微量添加和食品表面的精細打印，如食品標簽、食品裝飾等。

環(huán)境科學：在環(huán)境科學領域，該技術可用于制備環(huán)境友好型材料和納米結構，以及進行環(huán)境污染物的微量分析和檢測。

光學和光子學：這種打印技術的高分辨率和微小液滴產生能力使其在光學和光子學領域有潛在的應用價值。它可以用于制造微小光學元件、光子晶體和光學傳感器等，為光學技術的發(fā)展提供新的手段。

航空航天：壓電打印技術可用于制造微小而精確的部件和結構，如微型傳感器、執(zhí)行器和微型機械系統(tǒng)等。

5、市場展望

皮升級高精度打印設備市場具有較大的發(fā)展?jié)摿ΓS著技術的不斷進步和應用領域的拓展，市場規(guī)模有望持續(xù)增長：同時，該設備具有較高的專業(yè)性和技術含量，目前市場現(xiàn)狀呈現(xiàn)出以下幾個特點：

市場需求增長：隨著科技的不斷進步和應用領域的拓展，皮升級高精度打印設備在生物3D打印、柔性電子制備、顯示面板行業(yè)、生物芯片點樣、太陽能電池、藥物微球制備、納米金屬導體、醫(yī)療診斷學等領域的應用越來越廣泛，市場需求不斷增長。

技術不斷創(chuàng)新：皮升級高精度打印設備需要高精度的運動控制、噴頭控制、液滴觀測等技術支持，技術不斷創(chuàng)新是推動市場發(fā)展的重要動力。目前，一些領先的生產公司已經在這些方面取得了顯著的進展，并推出了具有競爭力的產品。

競爭格局多元化：皮升級高精度打印設備市場競爭格局較為多元化，既有國際知名的大型企業(yè)，也有國內新興的科技公司。這些企業(yè)之間的競爭促進了技術的不斷發(fā)展和市場的不斷拓展。

定制化需求增加：由于皮升級高精度打印設備的應用領域廣泛，不同領域對設備的需求也各不相同。因此，定制化需求逐漸增加，生產公司需要根據(jù)客戶的具體需求進行產品的定制和開發(fā)。