功能印刷，印刷技術的新大陸！

耿澤宇 董璇 歐珊 陳浩浩 劉琳琳

功能印刷的內涵

談起功能印刷，它是基于當下為了提高印刷品的價值，并更好地服務于未來其他高新科技產業而提出的全新概念。功能印刷并非一種印刷技術，更多的是一種印刷目的與方向。

功能印刷是可以讓印刷脫離原先基于生產者的單向印刷要求而轉變為以客戶技術需求為核心的服務型印刷趨勢。所以越來越多的人開始關注功能印刷，功能印刷正在帶動印刷工業與高新科技融合，為智能制造的實現打下堅實基礎。

具體的功能印刷是指采用印刷復制的方法和機制，將功能設計、母版制作和增材制造有機地集成與整合。它解決了工業制造中快速、價廉和精確復制等行業重大問題，也加快了產品創新與應用的步伐。此外功能印刷還運用于微電子、生物醫學等高科技領域的新產品研發和生產制造創新，形成以增材制造為特征的高回報型工業印刷新業態，其前景十分光明。

功能印刷大致可分為兩大類，基于傳統印刷技術的功能印刷和基于數字印刷技術的功能印刷。其優勢也十分明顯，既可以實現高精度（納米級），高分辨率的印刷，又可以運用增材制造降低成本，減少材料的浪費并減少環境污染。此外以噴墨印刷為核心的功能印刷還可以彌補許多其他行業的技術缺陷，大大提高生產力。

功能印刷的發展

功能性材料制造方面，自2008年以來，海德堡與IDD在新的功能性材料印刷過程的應用技術研究方面深入合作。前3年關于新的裝飾元素和顯示元素的初步研究工作已結束，例如，基于電致發光或熱致變色的顯示元素，其特殊效應可用于包裝；研制成用于銷售點的帶有燈光效果的展示架等。海德堡項目負責人稱：“目前的研究工作致力于進一步實現印刷媒體工業的應用。例如，研發新的印刷品表面整飾（上光）技術。”通過新功能性技術，如具有三維傾斜效應和可觸摸的觸覺效果使印刷產品更具吸引力。這種上光技術可以進一步發展成具有紋理和連續調的光澤。迄今對于功能性印刷的實例有電致發光的實現照明控制部件的顯示器，以及采用導電聚合物材料印刷的傳感器。

3D打印也是當下一項功能性目標指向性印刷方式，并且全球市場也在飛速拓展。據預測，至2020年全球3D打印市場份額將會突破170億美元，并在眾多領域均在擴大。

如表1，這一系列數據表明，未來很長一段時間，以功能性為目的印刷方式將逐步運用到各行各業，且作用也越來越大，這也進一步反映了以增材制造為核心的印刷方式是未來印刷業的方向。

在傳統紙質包裝行業，功能印刷也為其注入了活力與生機。其中最具特色的RFID（智能標簽）的出現便得印刷技術與制造的目的性不再單一，而變得豐富起來。

在印刷包裝業中，RFID技術可以運用于檢測產品濕度，可以掃碼瀏覽產品的生產過程，亦可以實現全程制造監控……豐富的功能性給RFID未來的產業發展增加了無限可能。

在RFID逐步發展的同時，另一項功能強大運用印刷技術生產出的無線裝置也在悄然興起，那就是FSS（Frequency Selective Screen），這是一種頻率過濾接受裝置，可以運用于天文望遠鏡、輻射防護裝置、無線數據的加密等等領域。

FSS（頻率選擇屏）實際是一種周期性裝置，在一維或者二維面板上安置一個過濾器，而這個過濾器的制造就是運用了增材打印技術，不但精密高效而且環保節約，功能強大。

當下功能印刷的企業案例不在少數，眾多國內印刷企業開始逐漸重視起功能印刷，并不斷與國外接軌：

■ 中華商務聯合印刷公司與復旦科技產業控股集團合作運用智能化標簽技術制作世博會門票。

■ 上海商務數碼圖像技術公司把3D打印運用于被盜與損壞的新疆龜茲壁畫的復原。

■ 上海伊諾爾公司專門成立伊文數據處理有限公司從事芯片封裝。

■ 上海紫江彩印公司的塑料化薄膜鋰電池和隔熱建筑膜的生產。

■ 2018年12月，蘇州銳發打印技術有限公司新品發布會正式發布了SUREjet-T7680工業級熱發泡噴墨打印頭。該款產品具有高速和高均勻性的特點，7680個獨立控制噴孔可以保證穩定的發射速度與墨滴體積，而且噴孔耐腐蝕性強，可廣泛應用在數碼印花、噴墨印刷電子、噴墨3D打印、數字印刷、生物打印、陶瓷釉料打印等領域，打破了國外對于噴墨數字印刷核心部件的壟斷。

由此可見，功能印刷的制造技術對于國家對于印刷企業的重要性，不僅會讓企業立于不敗之地，而且會大大提升國家的科技實力。

功能印刷面臨的挑戰

功能印刷作為一種服務高新技術產業的技術，不僅會分享高新技術所帶來的獨享性和高回報，而且要面臨其高精度、高標準和短壽命的風險挑戰。

1.需要高新技術支持以實現高精度、高標準、更廣泛的印刷

在氣味印刷方面，當下可以實現的香味種類還很少，僅限于花香果香。而且大多數氣味油墨主要用于絲網印刷，雖然近來已經研制出了專供膠印的特殊氣味油墨，可以使用在一般的膠印機上，但就其種類來講還是遠遠不夠的。

在印刷電子方面，由于電子產品的特殊性，應用在印刷電子上的設備器材以及油墨都有著特殊要求，如電子標簽就需要用到功能型導電油墨。而且，印刷電子還需要高精度的印刷方式實現高精度的印制。除此之外，當下印刷電子的產品種類較少，實際應用只局限于RFID天線、電熱片及某些傳感器。

在3D打印方面，材料的限制及關鍵技術無法突破使得3D打印技術只能應用在小面積的商品中。

噴墨印刷也面臨著許多問題，例如噴墨印刷的耐久性及可靠性問題，固化/干燥的速度以及噴墨油墨的價格和消耗使得生產速度無法大幅度提高。

由此看來，利用高新技術開發功能型油墨、拓寬印刷材料、提高印刷精度并且提高生產速度是當今面臨的一項大的挑戰。

2.需要降低功能印刷的價格以獲得市場份額

當下功能印刷所需的造價相對較高，例如特殊的電子條形碼如RFID（智能標簽）不是光學識讀，而是通過射頻識讀的方式，識讀造價較高，因此目前超市收銀還是采用傳統的掃描條形碼，由此可見特殊電子條形碼還需要深入研發降低造價以達到更廉價的制作。

在噴墨印刷中，噴墨油墨的價格高和材料損耗是一個非常突出的問題，同樣在3D打印方面，價格也是很突出的問題，如用于3D打印的熱塑性塑料價格每千克高達175～250美元，而用于注射成型的塑料價格僅為每千克2～3美元。利用高端打印機（例如150萬美元）與低端打印機（不足1000美元）的結果是大不相同的，打印機處理顏色和材料的能力是不同的，想要得到精美的印刷制品當然需要高成本的投入。

因此，如何降低功能印刷的價格顯得尤為重要，價格的降低可以使得功能印刷得到更好的發展，并且擁有更強的市場競爭力。

3.市場的開拓是一場持久戰

首先，功能印刷方面人才的培養尤為關鍵，但是人才的培養是一個長期持續的過程，需要時間和成本。優秀人才是決定企業技術未來發展的因素，會帶給功能印刷一個美好的未來。再者，功能印刷技術的發展還不夠成熟，一項新興技術的發展也是一個過程，想要占領一定的市場份額當然會是一個長期而且艱難的過程。展望未來，功能印刷雖然會分享到高新技術所帶來的獨享性和高回報，但同時也面臨著高風險的挑戰，因此投資者對于功能印刷會更加的謹慎小心，因此，吸引資金投入也是一個重要問題。

功能印刷的未來

在前文概念和內容的闡述中，我們不難看出功能印刷及其材料已經遠超簡單的“將油墨轉移到承印物上”的傳統印刷領域，其獨有的“領域”在如今的數字時代必定充滿活力，為印刷制造行業拓展提供了無限空間。

如今，圍繞“內容印刷”的印刷工業一方面面臨市場供大于求和利潤微薄等危機，另一方面面臨數字時代的工業生產能力的劇增以及數字化技術、多維度市場需求和產品化導向服務的深刻變革，引發的全球印刷工業深層次的技術整合、目標重構和產品演變的現狀。最重要的是在對高新技術產業的新需求和新動力條件下，功能印刷在必要領域可以實現高精度、高分辨率的要求，同時運用增材制造大幅降低了成本、材料浪費與環境污染。這一切的種種原因使得印刷工業逐步從僅為實現信息的描述與復制、依附于相關行業和領域需求的加工模式，向實現產品功能構建與創新追隨市場目標的產品導引模式的轉變。

21世紀以來，借助新興技術，如數字、互聯網和新材料等，印刷技術逐步實現了從傳統的基于光化學與模擬電子技術的人工作業主導環境向全數字、集成化的數字作業環境變革。隨著經濟全球化的深入，市場需求多樣性的快速變化，迫使處于技術發展前沿領域尋求更加快速和更加靈活的方法來定制產品，以滿足產品精細化和微型化等方面的要求。如今，眾多高新技術產品滲透于人類生活的方方面面，服務目標的產品化已經成為企業占領市場的重要手段，更加注重功能的完善和功能的定制，而功能印刷恰恰可以滿足這些需求。

功能印刷的未來將逐步融入新興的高新技術領域，并且依托功能印刷需求可以形成新的技術工藝體系，增加制造業的豐富度。如在生物芯片制造方面，利用傳統印刷技術中的組合印刷，實現生物芯片不同組件的精度要求，同時噴墨印刷手段的介入，使生物芯片成為臨床診斷和藥物開發的新興分析工具。其核心關鍵在于噴墨印刷技術可以將微量的蛋白液精確地沉淀在生物芯片底部的微小領域，這一突破極大的推動了蛋白質生物芯片制造的進程。因此功能印刷可以憑借現有技術工藝的提升，極大地拓展市場范圍。拓展的方向主要集中在通過數字平臺的整合或構建來實現內容表達或描述的跨媒體化。除此之外，功能印刷將來的態勢一定是高回報的，因為未來功能印刷極大程度上將借助互聯網技術和高新技術發展，互聯網技術和高新技術一方面具有技術的先進性和不可預測的發展空間，另一方面資金雄厚，產業鏈完整，同時滲透于社會經濟和人類生活的各個層面，產品多樣性和需求量巨大，正處于高獲利的上行階段，因此，功能印刷憑借該優勢可形成行業發展的新動力。

就像上文提到的功能印刷帶來諸多挑戰，功能印刷定是一片沃土，固然不假。但是從傳統印刷走到功能性印刷是一個突破的過程，充滿挑戰與風險，如何面向內容印刷功能化和功能印刷的變革，站在新高度、新平臺來審視和引領企業未來發展方向，將是拋給印刷工業和每個印刷人的重要課題。需要深入思考，繼而尋找開辟出前景光明的印刷工業新天地。

我們相信明天的印刷絕非今天的印刷，充滿期待，也孕育無窮的機遇。