氣溶膠噴射打印（AJP）——Optomec新技術(shù)助力3D打印電子可穿戴設(shè)備研發(fā)

2021年11月6日，南極熊獲悉，工業(yè)3D打印機(jī)制造商Optomec宣布將出售三臺(tái)氣溶膠噴射打�。ˋJP）機(jī)器給一家全球知名代工企業(yè)。

盡管購買這套打印系統(tǒng)的買家并未透露姓名，但據(jù)了解它是一家全球50強(qiáng)企業(yè)，并計(jì)劃利用Optomec的3D打印技術(shù)開發(fā)和制造新一代的可穿戴電子設(shè)備。Optomec公司首席執(zhí)行官Dave Ramahi聲稱，他們公司AJP設(shè)備的競(jìng)爭(zhēng)力受到了用戶的認(rèn)可，這套打印設(shè)備的引進(jìn)將幫助客戶邁向批量化生產(chǎn)的道路。

△一個(gè)AJP打印的可拉伸觸覺傳感器。照片來自劍橋大學(xué)。

AJP在電子行業(yè)的潛力

Optomec的3D打印機(jī)是由兩種不同的技術(shù)驅(qū)動(dòng)——LENS（一種定向能量沉積技術(shù)）和AJP技術(shù)，后者為用戶提供了在3D表面直接沉積電子墨水的能力。當(dāng)用于打印導(dǎo)電銀時(shí)，該技術(shù)適合于創(chuàng)建高分辨率的電路，它能夠?qū)崿F(xiàn)小至10微米的特征。

AJP以AJ FLEX和Aerosol Jet HD2機(jī)器的形式在市場(chǎng)上銷售，也可以單獨(dú)作為一個(gè)銷售產(chǎn)品，AJP的保形打印能力使它能夠應(yīng)用到天線、傳感器、醫(yī)療電子、半導(dǎo)體封裝和環(huán)繞式顯示器互連等領(lǐng)域當(dāng)中，并且受到了全球制造商的注意。

早在2018年，三星就采用了Optomec的Aerosol Jet 5X系統(tǒng)之一，以加快其電子產(chǎn)品的生產(chǎn)，之后諾斯羅普-格魯曼公司利用AJP設(shè)計(jì)了一種制造半導(dǎo)體互連的新方法。在實(shí)驗(yàn)中，這家國防公司在毫米波集成電路（MMIC）上3D打印了電介質(zhì)層和金橋狀結(jié)構(gòu)，生成了穩(wěn)定的連接。

自那以后，Optomec公司繼續(xù)開發(fā)AJP的能力，使其對(duì)客戶更具吸引力，并在今年早些時(shí)候申請(qǐng)了一項(xiàng)用于精確生產(chǎn)3D微結(jié)構(gòu)的紫外線照明技術(shù)專利。該公司還在諾斯羅普-格魯曼的MMIC研究的基礎(chǔ)上，開發(fā)了一種信號(hào)增強(qiáng)的互連解決方案，有效地將5G天線的輸出增加一倍。

△2021年6月，Optomec為一種基于原位加熱的3D打印微結(jié)構(gòu)的方法申請(qǐng)了專利；下圖為通過氣溶膠噴射技術(shù)3D打印的微結(jié)構(gòu)。圖片來自O(shè)ptomec。

Optomec公司的200萬美元可穿戴設(shè)備交易

無論是監(jiān)測(cè)健康的健身追蹤器和葡萄糖監(jiān)測(cè)器，還是時(shí)尚的智能服裝用品，毫無疑問，可穿戴電子產(chǎn)品正日益流行，并將持續(xù)發(fā)酵。事實(shí)上，Optomec公司估計(jì)，該行業(yè)在未來十年內(nèi)的市場(chǎng)規(guī)模將變得越發(fā)龐大，到2030年產(chǎn)品年銷售額將超過1500億美元大關(guān)。

這種可穿戴設(shè)備的主要特點(diǎn)之一是它們能夠在用戶的日常生活中不顯眼地 "粘"在他們身上。為了有效地發(fā)揮作用，這些產(chǎn)品需要有足夠的靈活性，以使其與人體保持一致。然而，在實(shí)踐中，以高水平的細(xì)節(jié)生產(chǎn)柔韌的電路是極具挑戰(zhàn)性的，因此進(jìn)入可穿戴設(shè)備領(lǐng)域也是如此。

由于Optomec的AJP設(shè)備能夠在非平面基材上進(jìn)行打印，因此非常適合應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，現(xiàn)在它已經(jīng)收到了來自一家"數(shù)字連接供應(yīng)商 "的200萬美元的訂單，該供應(yīng)商本身也有開發(fā)可穿戴設(shè)備的野心。

據(jù)悉，這家大客戶的訂單包括運(yùn)送三套AJP系統(tǒng)，以及相關(guān)的軟件和數(shù)字產(chǎn)品，還有Optomec持續(xù)的應(yīng)用開發(fā)支持。雖然Optomec公司沒有透露其神秘客戶即將推出的產(chǎn)品的確切性質(zhì)，但Ramahi透露，3D打印是其設(shè)計(jì)的核心，并稱贊這次交易是AJP推廣的又一次成功。

Ramahi補(bǔ)充說："最近的這些訂單是Optomec產(chǎn)生重復(fù)銷售能力的另一個(gè)例子，在這個(gè)例子中，我們首先在我們的應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行了一些新穎的開發(fā)，展示了打印可拉伸的電路，以及我們主要的3D保形電子技術(shù)能力，這對(duì)于客戶的產(chǎn)品設(shè)計(jì)來說是有利的。"

△Nano Dimension公司的DragonFlyLDM 3D打印技術(shù)在運(yùn)行。照片來自Nano Dimension公司。

3D打印電子行業(yè)可能仍處于萌芽階段，但像Optomec這樣的公司已經(jīng)試圖將自己確立為早期市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者。另一家領(lǐng)先的電子3D打印機(jī)制造商N(yùn)ano Dimension最近也在其DragonFly系統(tǒng)方面取得了重大進(jìn)展，同意與Fraunhofer IPA合作，以推進(jìn)其自由形態(tài)打印能力。

在其他地方，nScrypt現(xiàn)在已經(jīng)展示了其微分配 "SmartPump "工具頭的能力，可以在曲面上3D打印電子器件，而在更多的實(shí)驗(yàn)性電子應(yīng)用中，德州大學(xué)埃爾帕索分校的一個(gè)團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開發(fā)了一個(gè)低成本的12,000美元的AJP系統(tǒng)，能夠?qū)��?dǎo)電油墨沉積到復(fù)雜的設(shè)計(jì)中。