功能印刷，印刷技术的新大陆！

耿泽宇 董璇 欧珊 陈浩浩 刘琳琳

功能印刷的內涵

谈起功能印刷，它是基于当下为了提高印刷品的价值，并更好地服务于未来其他高新科技产业而提出的全新概念。功能印刷并非一种印刷技术，更多的是一种印刷目的与方向。

功能印刷是可以让印刷脱离原先基于生产者的单向印刷要求而转变为以客户技术需求为核心的服务型印刷趋势。所以越来越多的人开始关注功能印刷，功能印刷正在带动印刷工业与高新科技融合，为智能制造的实现打下坚实基础。

具体的功能印刷是指采用印刷复制的方法和机制，将功能设计、母版制作和增材制造有机地集成与整合。它解决了工业制造中快速、价廉和精确复制等行业重大问题，也加快了产品创新与应用的步伐。此外功能印刷还运用于微电子、生物医学等高科技领域的新产品研发和生产制造创新，形成以增材制造为特征的高回报型工业印刷新业态，其前景十分光明。

功能印刷大致可分为两大类，基于传统印刷技术的功能印刷和基于数字印刷技术的功能印刷。其优势也十分明显，既可以实现高精度（纳米级），高分辨率的印刷，又可以运用增材制造降低成本，减少材料的浪费并减少环境污染。此外以喷墨印刷为核心的功能印刷还可以弥补许多其他行业的技术缺陷，大大提高生产力。

功能印刷的发展

功能性材料制造方面，自2008年以来，海德堡与IDD在新的功能性材料印刷过程的应用技术研究方面深入合作。前3年关于新的装饰元素和显示元素的初步研究工作已结束，例如，基于电致发光或热致变色的显示元素，其特殊效应可用于包装；研制成用于销售点的带有灯光效果的展示架等。海德堡项目负责人称：“目前的研究工作致力于进一步实现印刷媒体工业的应用。例如，研发新的印刷品表面整饰（上光）技术。”通过新功能性技术，如具有三维倾斜效应和可触摸的触觉效果使印刷产品更具吸引力。这种上光技术可以进一步发展成具有纹理和连续调的光泽。迄今对于功能性印刷的实例有电致发光的实现照明控制部件的显示器，以及采用导电聚合物材料印刷的传感器。

3D打印也是当下一项功能性目标指向性印刷方式，并且全球市场也在飞速拓展。据预测，至2020年全球3D打印市场份额将会突破170亿美元，并在众多领域均在扩大。

如表1，这一系列数据表明，未来很长一段时间，以功能性为目的印刷方式将逐步运用到各行各业，且作用也越来越大，这也进一步反映了以增材制造为核心的印刷方式是未来印刷业的方向。

在传统纸质包装行业，功能印刷也为其注入了活力与生机。其中最具特色的RFID（智能标签）的出现便得印刷技术与制造的目的性不再单一，而变得丰富起来。

在印刷包装业中，RFID技术可以运用于检测产品湿度，可以扫码浏览产品的生产过程，亦可以实现全程制造监控……丰富的功能性给RFID未来的产业发展增加了无限可能。

在RFID逐步发展的同时，另一项功能强大运用印刷技术生产出的无线装置也在悄然兴起，那就是FSS（Frequency Selective Screen），这是一种频率过滤接受装置，可以运用于天文望远镜、辐射防护装置、无线数据的加密等等领域。

FSS（频率选择屏）实际是一种周期性装置，在一维或者二维面板上安置一个过滤器，而这个过滤器的制造就是运用了增材打印技术，不但精密高效而且环保节约，功能强大。

当下功能印刷的企业案例不在少数，众多国内印刷企业开始逐渐重视起功能印刷，并不断与国外接轨：

■ 中华商务联合印刷公司与复旦科技产业控股集团合作运用智能化标签技术制作世博会门票。

■ 上海商务数码图像技术公司把3D打印运用于被盗与损坏的新疆龟兹壁画的复原。

■ 上海伊诺尔公司专门成立伊文数据处理有限公司从事芯片封装。

■ 上海紫江彩印公司的塑料化薄膜锂电池和隔热建筑膜的生产。

■ 2018年12月，苏州锐发打印技术有限公司新品发布会正式发布了SUREjet-T7680工业级热发泡喷墨打印头。该款产品具有高速和高均匀性的特点，7680个独立控制喷孔可以保证稳定的发射速度与墨滴体积，而且喷孔耐腐蚀性强，可广泛应用在数码印花、喷墨印刷电子、喷墨3D打印、数字印刷、生物打印、陶瓷釉料打印等领域，打破了国外对于喷墨数字印刷核心部件的垄断。

由此可见，功能印刷的制造技术对于国家对于印刷企业的重要性，不仅会让企业立于不败之地，而且会大大提升国家的科技实力。

功能印刷面临的挑战

功能印刷作为一种服务高新技术产业的技术，不仅会分享高新技术所带来的独享性和高回报，而且要面临其高精度、高标准和短寿命的风险挑战。

1.需要高新技术支持以实现高精度、高标准、更广泛的印刷

在气味印刷方面，当下可以实现的香味种类还很少，仅限于花香果香。而且大多数气味油墨主要用于丝网印刷，虽然近来已经研制出了专供胶印的特殊气味油墨，可以使用在一般的胶印机上，但就其种类来讲还是远远不够的。

在印刷电子方面，由于电子产品的特殊性，应用在印刷电子上的设备器材以及油墨都有着特殊要求，如电子标签就需要用到功能型导电油墨。而且，印刷电子还需要高精度的印刷方式实现高精度的印制。除此之外，当下印刷电子的产品种类较少，实际应用只局限于RFID天线、电热片及某些传感器。

在3D打印方面，材料的限制及关键技术无法突破使得3D打印技术只能应用在小面积的商品中。

喷墨印刷也面临着许多问题，例如喷墨印刷的耐久性及可靠性问题，固化/干燥的速度以及喷墨油墨的价格和消耗使得生产速度无法大幅度提高。

由此看来，利用高新技术开发功能型油墨、拓宽印刷材料、提高印刷精度并且提高生产速度是当今面临的一项大的挑战。

2.需要降低功能印刷的价格以获得市场份额

当下功能印刷所需的造价相对较高，例如特殊的电子条形码如RFID（智能标签）不是光学识读，而是通过射频识读的方式，识读造价较高，因此目前超市收银还是采用传统的扫描条形码，由此可见特殊电子条形码还需要深入研发降低造价以达到更廉价的制作。

在喷墨印刷中，喷墨油墨的价格高和材料损耗是一个非常突出的问题，同样在3D打印方面，价格也是很突出的问题，如用于3D打印的热塑性塑料价格每千克高達175～250美元，而用于注射成型的塑料价格仅为每千克2～3美元。利用高端打印机（例如150万美元）与低端打印机（不足1000美元）的结果是大不相同的，打印机处理颜色和材料的能力是不同的，想要得到精美的印刷制品当然需要高成本的投入。

因此，如何降低功能印刷的价格显得尤为重要，价格的降低可以使得功能印刷得到更好的发展，并且拥有更强的市场竞争力。

3.市场的开拓是一场持久战

首先，功能印刷方面人才的培养尤为关键，但是人才的培养是一个长期持续的过程，需要时间和成本。优秀人才是决定企业技术未来发展的因素，会带给功能印刷一个美好的未来。再者，功能印刷技术的发展还不够成熟，一项新兴技术的发展也是一个过程，想要占领一定的市场份额当然会是一个长期而且艰难的过程。展望未来，功能印刷虽然会分享到高新技术所带来的独享性和高回报，但同时也面临着高风险的挑战，因此投资者对于功能印刷会更加的谨慎小心，因此，吸引资金投入也是一个重要问题。

功能印刷的未来

在前文概念和内容的阐述中，我们不难看出功能印刷及其材料已经远超简单的“将油墨转移到承印物上”的传统印刷领域，其独有的“领域”在如今的数字时代必定充满活力，为印刷制造行业拓展提供了无限空间。

如今，围绕“内容印刷”的印刷工业一方面面临市场供大于求和利润微薄等危机，另一方面面临数字时代的工业生产能力的剧增以及数字化技术、多维度市场需求和产品化导向服务的深刻变革，引发的全球印刷工业深层次的技术整合、目标重构和产品演变的现状。最重要的是在对高新技术产业的新需求和新动力条件下，功能印刷在必要领域可以实现高精度、高分辨率的要求，同时运用增材制造大幅降低了成本、材料浪费与环境污染。这一切的种种原因使得印刷工业逐步从仅为实现信息的描述与复制、依附于相关行业和领域需求的加工模式，向实现产品功能构建与创新追随市场目标的产品导引模式的转变。

21世纪以来，借助新兴技术，如数字、互联网和新材料等，印刷技术逐步实现了从传统的基于光化学与模拟电子技术的人工作业主导环境向全数字、集成化的数字作业环境变革。随着经济全球化的深入，市场需求多样性的快速变化，迫使处于技术发展前沿领域寻求更加快速和更加灵活的方法来定制产品，以满足产品精细化和微型化等方面的要求。如今，众多高新技术产品渗透于人类生活的方方面面，服务目标的产品化已经成为企业占领市场的重要手段，更加注重功能的完善和功能的定制，而功能印刷恰恰可以满足这些需求。

功能印刷的未来将逐步融入新兴的高新技术领域，并且依托功能印刷需求可以形成新的技术工艺体系，增加制造业的丰富度。如在生物芯片制造方面，利用传统印刷技术中的组合印刷，实现生物芯片不同组件的精度要求，同时喷墨印刷手段的介入，使生物芯片成为临床诊断和药物开发的新兴分析工具。其核心关键在于喷墨印刷技术可以将微量的蛋白液精确地沉淀在生物芯片底部的微小领域，这一突破极大的推动了蛋白质生物芯片制造的进程。因此功能印刷可以凭借现有技术工艺的提升，极大地拓展市场范围。拓展的方向主要集中在通过数字平台的整合或构建来实现内容表达或描述的跨媒体化。除此之外，功能印刷将来的态势一定是高回报的，因为未来功能印刷极大程度上将借助互联网技术和高新技术发展，互联网技术和高新技术一方面具有技术的先进性和不可预测的发展空间，另一方面资金雄厚，产业链完整，同时渗透于社会经济和人类生活的各个层面，产品多样性和需求量巨大，正处于高获利的上行阶段，因此，功能印刷凭借该优势可形成行业发展的新动力。

就像上文提到的功能印刷带来诸多挑战，功能印刷定是一片沃土，固然不假。但是从传统印刷走到功能性印刷是一个突破的过程，充满挑战与风险，如何面向内容印刷功能化和功能印刷的变革，站在新高度、新平台来审视和引领企业未来发展方向，将是抛给印刷工业和每个印刷人的重要课题。需要深入思考，继而寻找开辟出前景光明的印刷工业新天地。

我们相信明天的印刷绝非今天的印刷，充满期待，也孕育无穷的机遇。