[00711771]电场驱动喷射沉积微纳 3D打印技术与装 备
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技术详细介绍
一、所属领域
增材制造（3D 打印）；智能制造；微纳制造
二、技术或产品名称
电场驱动喷射沉积微纳 3D 打印机
三、技术水平
原创性技术，国内领先，国际先进。
四、技术简介
电场驱动喷射沉积微纳 3D 打印机是青岛理工大学山东省增材制造工程技术研究中心研制的具有完全自主知识产权的高端智能制造装备，能够实现在各种硬质基板和柔性基底上高效低成本批量化制造大面积微纳图案和复杂三维微结构，尤其适合超高粘度功能材料高精度三维微结构打印以及大面积宏/微结构跨尺度制造，具有分辨率高、打印材料广泛、工艺简单、成本低、效率高、模块化定制的突出优点。
EM3DP-2A 型微纳 3D 打印机主要应用于 3D 打印电子、透明电极、透明电磁屏蔽、透明电加热、柔性电子、可拉伸电子、纸基电子、OLED、血管支架、组织工程、可穿戴设备、太阳能电池、物联网传感器（RFID）、微光学、微模具、先进材料、微结构、柔性电路板等领域。
本项目的相关的研究成果已经发表在Advanced Materials、中国科学等本领域国内外顶尖期刊，申请和授权发明专利 21 项，获得软件著作版权 1 项。研制出国内首台具有完全自主知识产权的工业级微纳尺度 3D 打印机，打破国际垄断。
五、创新点及性能指标
1。创新点：
微纳 3D 打印技术难度大，门槛高，目前微纳 3D 打印机基本上被德国、
美国等少数国家所垄断。针对现有微纳尺度 3D 打印技术的不足和挑战性难题，提出并建立了一种原创性的微纳增材制造技术—电场驱动喷射沉积微纳3D 打印。它利用自激发静电场和电流体动力学缩颈效应实现锥射流微喷射制造 1D（微液滴或者微熔滴）和 2D（微细线或者纳米纤维）微纳结构成形， 并结合电荷诱导自对正多层堆积，实现复杂 3D 微纳结构增材制造。
兼顾打印精度和打印效率，提出三种全新的打印工作模式：微挤出模式； 脉冲锥射流模式；连续锥射流模式。根据成形件的具体特征结构要求，打印过程采用相匹配的打印模式，实现大面积宏/微结构跨尺度制造。
基于该成型原理，研制出国内首台具有完全自主知识产权的工业级微纳尺度 3D 打印机，达到国际领先水平，打破国际垄断。
2。技术参数和性能指标：
六、知识产权情况
1。ZL2017105281768。 一种电场驱动喷射沉积 3D 打印装置及其工作方法。
2。ZL201610781585。4。 一种多材料复合 3D 打印机及其工作方法和应用。
3。ZL201611197075。9。 嵌入式电子产品的 3D 打印方法及 3D 打印机。
4。ZL201510732961。6。 一种单喷头多材料多尺度 3D 打印装置及其工作方法。
5。ZL201410459117。6。 一种基于 4D 打印和纳米压印制造微纳复合结构的方法。
6。 201611197073。X。 一种微纳尺度 3D 打印机及方法。
7。201810726142。4。 一种集成喷头电场驱动喷射微纳 3D 打印装置及其工作方法。
8。201711408812。X。 一种高精度电场驱动喷射沉积 3D 打印机及其工作方法。
9。201811018667。9。 用于共形天线和电路一体化制造的3D 打印装置及其方法。
10。201910204502。9。 聚合物基复合材料高分辨 3D 打印装置及其工作方法。
七、合作方式
股权融资，出让 10-15%的股份。或者结合具体应用，合作开发。
八、投资概算及经济效益分析
公司员工：包含市场销售人员、管理人员、机械工程师、电气工程师、软件工程师、钳工电工、财务等。
场地租赁：包含设备生产厂房以及日常办公。宣传销售：包含参加展会、网上宣传等。
其它：包含公司日常运营所产生费用。
电场驱动喷射沉积微纳 3D 打印设备适用范围较广，代表性的应用主要包括：透明电极、柔性电子以及血管支架等。目前，透明电极市场大部分被ITO 所占领，但预计未来几年 ITO 市场占有率将会下降至 60%左右，银纳米线、金属网格、银卤化物、纳米银颗粒等将瓜分 ITO 市场份额，2022 年时， 将达到数百亿美元；据 IDTechEx 公司预测，到 2020 年，柔性电路板（FPC） 的市场规模将增长到 262 亿美元。具相关部门统计，目前全球 FPC 产业年产值约 1000 亿元人民币，国内企业市场占比仅约 10％；心血管支架在我国已经销售 10 年，但近几年每年还是能保持 10%-15%的增长，复合增长率达到16。5%，远超全球水平。从每百万人口使用率比较，我国每百万人支架使用量为 376 支，美国该数据为 1800 支左右，我国与欧美发达国家还有 6-7 倍的差
距。2015 年，我国心血管支架市场大约为 80-100 亿元，若同时考虑每年 10%-15% 的使用量增速以及 5%-10%的降价幅度，支架市场的增速大约在 5%-10%。因此，电场驱动喷射沉积微纳 3D 打印技术和装备的市场前景巨大和广阔。
增材制造（3D 打印）；智能制造；微纳制造
二、技术或产品名称
电场驱动喷射沉积微纳 3D 打印机
三、技术水平
原创性技术，国内领先，国际先进。
四、技术简介
电场驱动喷射沉积微纳 3D 打印机是青岛理工大学山东省增材制造工程技术研究中心研制的具有完全自主知识产权的高端智能制造装备，能够实现在各种硬质基板和柔性基底上高效低成本批量化制造大面积微纳图案和复杂三维微结构，尤其适合超高粘度功能材料高精度三维微结构打印以及大面积宏/微结构跨尺度制造，具有分辨率高、打印材料广泛、工艺简单、成本低、效率高、模块化定制的突出优点。
EM3DP-2A 型微纳 3D 打印机主要应用于 3D 打印电子、透明电极、透明电磁屏蔽、透明电加热、柔性电子、可拉伸电子、纸基电子、OLED、血管支架、组织工程、可穿戴设备、太阳能电池、物联网传感器（RFID）、微光学、微模具、先进材料、微结构、柔性电路板等领域。
本项目的相关的研究成果已经发表在Advanced Materials、中国科学等本领域国内外顶尖期刊，申请和授权发明专利 21 项，获得软件著作版权 1 项。研制出国内首台具有完全自主知识产权的工业级微纳尺度 3D 打印机，打破国际垄断。
五、创新点及性能指标
1。创新点：
微纳 3D 打印技术难度大，门槛高，目前微纳 3D 打印机基本上被德国、
美国等少数国家所垄断。针对现有微纳尺度 3D 打印技术的不足和挑战性难题，提出并建立了一种原创性的微纳增材制造技术—电场驱动喷射沉积微纳3D 打印。它利用自激发静电场和电流体动力学缩颈效应实现锥射流微喷射制造 1D（微液滴或者微熔滴）和 2D（微细线或者纳米纤维）微纳结构成形， 并结合电荷诱导自对正多层堆积，实现复杂 3D 微纳结构增材制造。
兼顾打印精度和打印效率，提出三种全新的打印工作模式：微挤出模式； 脉冲锥射流模式；连续锥射流模式。根据成形件的具体特征结构要求，打印过程采用相匹配的打印模式，实现大面积宏/微结构跨尺度制造。
基于该成型原理，研制出国内首台具有完全自主知识产权的工业级微纳尺度 3D 打印机，达到国际领先水平，打破国际垄断。
2。技术参数和性能指标：
六、知识产权情况
1。ZL2017105281768。 一种电场驱动喷射沉积 3D 打印装置及其工作方法。
2。ZL201610781585。4。 一种多材料复合 3D 打印机及其工作方法和应用。
3。ZL201611197075。9。 嵌入式电子产品的 3D 打印方法及 3D 打印机。
4。ZL201510732961。6。 一种单喷头多材料多尺度 3D 打印装置及其工作方法。
5。ZL201410459117。6。 一种基于 4D 打印和纳米压印制造微纳复合结构的方法。
6。 201611197073。X。 一种微纳尺度 3D 打印机及方法。
7。201810726142。4。 一种集成喷头电场驱动喷射微纳 3D 打印装置及其工作方法。
8。201711408812。X。 一种高精度电场驱动喷射沉积 3D 打印机及其工作方法。
9。201811018667。9。 用于共形天线和电路一体化制造的3D 打印装置及其方法。
10。201910204502。9。 聚合物基复合材料高分辨 3D 打印装置及其工作方法。
七、合作方式
股权融资，出让 10-15%的股份。或者结合具体应用，合作开发。
八、投资概算及经济效益分析
项目所需投资金额为 1000 万元，资金将被用于设备研发生产、员工薪资、场地租赁、宣传销售等，未来三年具体使用概算如下表所示。
2020 | 2021 | 2022 | |
研发生产 | 50 | 100 | 200 |
公司员工 | 60 | 80 | 120 |
场地租赁 | 20 | 20 | 50 |
宣传销售 | 50 | 60 | 80 |
其它 | 20 | 40 | 50 |
合计 | 200 | 300 | 500 |
公司员工：包含市场销售人员、管理人员、机械工程师、电气工程师、软件工程师、钳工电工、财务等。
场地租赁：包含设备生产厂房以及日常办公。宣传销售：包含参加展会、网上宣传等。
其它：包含公司日常运营所产生费用。
项目在获得资金支持后，将着力完善团队建设以及装备研发，批量生产工业化设备，并接受特殊行业的定制化服务，未来三年财务预测如下表所示。
成熟设备数量 | 成熟设备收入 | 定制设备数量 | 定制设备收入 | 贵重部件制造数量 | 贵重部件制造收入 | 打印服务收入 | 主营收入 | 主营成本 | 毛利 | 净利润 | ||
2020 |
10 |
1000 |
5 |
650 |
20 |
40 |
50 |
1740 |
850 |
890 |
774.3 | |
2021 |
40 |
4000 |
10 |
1300 |
50 |
100 |
160 |
5560 |
2700 |
2860 |
2488.2 | |
2022 |
80 |
8000 |
30 |
3900 |
85 |
170 |
340 |
12410 |
6100 |
6310 |
5489.7 | |
电场驱动喷射沉积微纳 3D 打印设备适用范围较广，代表性的应用主要包括：透明电极、柔性电子以及血管支架等。目前，透明电极市场大部分被ITO 所占领，但预计未来几年 ITO 市场占有率将会下降至 60%左右，银纳米线、金属网格、银卤化物、纳米银颗粒等将瓜分 ITO 市场份额，2022 年时， 将达到数百亿美元；据 IDTechEx 公司预测，到 2020 年，柔性电路板（FPC） 的市场规模将增长到 262 亿美元。具相关部门统计，目前全球 FPC 产业年产值约 1000 亿元人民币，国内企业市场占比仅约 10％；心血管支架在我国已经销售 10 年，但近几年每年还是能保持 10%-15%的增长，复合增长率达到16。5%，远超全球水平。从每百万人口使用率比较，我国每百万人支架使用量为 376 支，美国该数据为 1800 支左右，我国与欧美发达国家还有 6-7 倍的差
距。2015 年，我国心血管支架市场大约为 80-100 亿元，若同时考虑每年 10%-15% 的使用量增速以及 5%-10%的降价幅度，支架市场的增速大约在 5%-10%。因此，电场驱动喷射沉积微纳 3D 打印技术和装备的市场前景巨大和广阔。
研制的电场驱动喷射沉积微纳 3D 打印机