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

2021年11月6日，南極熊獲悉，工業(yè)3D打印機制造商Optomec宣布將出售三臺氣溶膠噴射打�。ˋJP）機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強企業(yè)，并計劃利用Optomec的3D打印技術(shù)開發(fā)和制造新一代的可穿戴電子設備。Optomec公司首席執(zhí)行官Dave Ramahi聲稱，他們公司AJP設備的競爭力受到了用戶的認可，這套打印設備的引進將幫助客戶邁向批量化生產(chǎn)的道路。

△一個AJP打印的可拉伸觸覺傳感器。照片來自劍橋大學。

AJP在電子行業(yè)的潛力

Optomec的3D打印機是由兩種不同的技術(shù)驅(qū)動——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。當用于打印導電銀時，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機器的形式在市場上銷售，也可以單獨作為一個銷售產(chǎn)品，AJP的保形打印能力使它能夠應用到天線、傳感器、醫(yī)療電子、半導體封裝和環(huán)繞式顯示器互連等領域當中，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設計了一種制造半導體互連的新方法。在實驗中，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，使其對客戶更具吸引力，并在今年早些時候申請了一項用于精確生產(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研究的基礎上，開發(fā)了一種信號增強的互連解決方案，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Optomec。

Optomec公司的200萬美元可穿戴設備交易

無論是監(jiān)測健康的健身追蹤器和葡萄糖監(jiān)測器，還是時尚的智能服裝用品，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。事實上，Optomec公司估計，該行業(yè)在未來十年內(nèi)的市場規(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)。

這種可穿戴設備的主要特點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，在實踐中，以高水平的細節(jié)生產(chǎn)柔韌的電路是極具挑戰(zhàn)性的，因此進入可穿戴設備領域也是如此。

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

據(jù)悉，這家大客戶的訂單包括運送三套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打印是其設計的核心，并稱贊這次交易是AJP推廣的又一次成功。

Ramahi補充說："最近的這些訂單是Optomec產(chǎn)生重復銷售能力的另一個例子，在這個例子中，我們首先在我們的應用實驗室中進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，這對于客戶的產(chǎn)品設計來說是有利的。"

△Nano Dimension公司的DragonFlyLDM 3D打印技術(shù)在運行。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的領導者。另一家領先的電子3D打印機制造商Nano Dimension最近也在其DragonFly系統(tǒng)方面取得了重大進展，同意與Fraunhofer IPA合作，以推進其自由形態(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，而在更多的實驗性電子應用中，德州大學埃爾帕索分校的一個團隊已經(jīng)開發(fā)了一個低成本的12,000美元的AJP系統(tǒng)，能夠?qū)�導電油墨沉積到復雜的設計中。