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(chǎn)業(yè)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(chǎn)者的單向印刷要求而轉變?yōu)橐钥蛻艏夹g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(yè)與高新科技融合，為智能制造的實現(xiàn)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(yè)制造中快速、價廉和精確復制等行業(yè)重大問題，也加快了產(chǎn)品創(chuàng)新與應用的步伐。此外功能印刷還運用于微電子、生物醫(yī)學等高科技領域的新產(chǎn)品研發(fā)和生產(chǎn)制造創(chuàng)新，形成以增材制造為特征的高回報型工業(yè)印刷新業(yè)態(tài)，其前景十分光明。

功能印刷大致可分為兩大類，基于傳統(tǒng)印刷技術的功能印刷和基于數(shù)字印刷技術的功能印刷。其優(yōu)勢也十分明顯，既可以實現(xiàn)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(huán)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(yè)的技術缺陷，大大提高生產(chǎn)力。

功能印刷的發(fā)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(fā)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(xiàn)印刷媒體工業(yè)的應用。例如，研發(fā)新的印刷品表面整飾（上光）技術?！蓖ㄟ^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(chǎn)品更具吸引力。這種上光技術可以進一步發(fā)展成具有紋理和連續(xù)調的光澤。迄今對于功能性印刷的實例有電致發(fā)光的實現(xiàn)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(jù)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(shù)據(jù)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(yè)，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(yè)的方向。

在傳統(tǒng)紙質包裝行業(yè)，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(xiàn)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(yè)中，RFID技術可以運用于檢測產(chǎn)品濕度，可以掃碼瀏覽產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，亦可以實現(xiàn)全程制造監(jiān)控……豐富的功能性給RFID未來的產(chǎn)業(yè)發(fā)展增加了無限可能。

在RFID逐步發(fā)展的同時，另一項功能強大運用印刷技術生產(chǎn)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(shù)據(jù)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(huán)保節(jié)約，功能強大。

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

■ 中華商務聯(lián)合印刷公司與復旦科技產(chǎn)業(yè)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(shù)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(shù)據(jù)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(chǎn)。

■ 2018年12月，蘇州銳發(fā)打印技術有限公司新品發(fā)布會正式發(fā)布了SUREjet-T7680工業(yè)級熱發(fā)泡噴墨打印頭。該款產(chǎn)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(wěn)定的發(fā)射速度與墨滴體積，而且噴孔耐腐蝕性強，可廣泛應用在數(shù)碼印花、噴墨印刷電子、噴墨3D打印、數(shù)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(shù)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(yè)的重要性，不僅會讓企業(yè)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(zhàn)

功能印刷作為一種服務高新技術產(chǎn)業(yè)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(zhàn)。

1.需要高新技術支持以實現(xiàn)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(xiàn)的香味種類還很少，僅限于花香果香。而且大多數(shù)氣味油墨主要用于絲網(wǎng)印刷，雖然近來已經(jīng)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(chǎn)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(xiàn)高精度的印制。除此之外，當下印刷電子的產(chǎn)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(chǎn)速度無法大幅度提高。

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

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(tǒng)的掃描條形碼，由此可見特殊電子條形碼還需要深入研發(fā)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(fā)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(zhàn)

首先，功能印刷方面人才的培養(yǎng)尤為關鍵，但是人才的培養(yǎng)是一個長期持續(xù)的過程，需要時間和成本。優(yōu)秀人才是決定企業(yè)技術未來發(fā)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(fā)展還不夠成熟，一項新興技術的發(fā)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(zhàn)，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(jīng)遠超簡單的“將油墨轉移到承印物上”的傳統(tǒng)印刷領域，其獨有的“領域”在如今的數(shù)字時代必定充滿活力，為印刷制造行業(yè)拓展提供了無限空間。

如今，圍繞“內容印刷”的印刷工業(yè)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(shù)字時代的工業(yè)生產(chǎn)能力的劇增以及數(shù)字化技術、多維度市場需求和產(chǎn)品化導向服務的深刻變革，引發(fā)的全球印刷工業(yè)深層次的技術整合、目標重構和產(chǎn)品演變的現(xiàn)狀。最重要的是在對高新技術產(chǎn)業(yè)的新需求和新動力條件下，功能印刷在必要領域可以實現(xiàn)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(huán)境污染。這一切的種種原因使得印刷工業(yè)逐步從僅為實現(xiàn)信息的描述與復制、依附于相關行業(yè)和領域需求的加工模式，向實現(xiàn)產(chǎn)品功能構建與創(chuàng)新追隨市場目標的產(chǎn)品導引模式的轉變。

21世紀以來，借助新興技術，如數(shù)字、互聯(lián)網(wǎng)和新材料等，印刷技術逐步實現(xiàn)了從傳統(tǒng)的基于光化學與模擬電子技術的人工作業(yè)主導環(huán)境向全數(shù)字、集成化的數(shù)字作業(yè)環(huán)境變革。隨著經(jīng)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(fā)展前沿領域尋求更加快速和更加靈活的方法來定制產(chǎn)品，以滿足產(chǎn)品精細化和微型化等方面的要求。如今，眾多高新技術產(chǎn)品滲透于人類生活的方方面面，服務目標的產(chǎn)品化已經(jīng)成為企業(yè)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(yè)的豐富度。如在生物芯片制造方面，利用傳統(tǒng)印刷技術中的組合印刷，實現(xiàn)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(fā)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(xiàn)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(shù)字平臺的整合或構建來實現(xiàn)內容表達或描述的跨媒體化。除此之外，功能印刷將來的態(tài)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(lián)網(wǎng)技術和高新技術發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)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(fā)展空間，另一方面資金雄厚，產(chǎn)業(yè)鏈完整，同時滲透于社會經(jīng)濟和人類生活的各個層面，產(chǎn)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(yōu)勢可形成行業(yè)發(fā)展的新動力。

就像上文提到的功能印刷帶來諸多挑戰(zhàn)，功能印刷定是一片沃土，固然不假。但是從傳統(tǒng)印刷走到功能性印刷是一個突破的過程，充滿挑戰(zhàn)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(yè)未來發(fā)展方向，將是拋給印刷工業(yè)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(yè)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。