SCRONA 和 AVANTAMA 合作实现亚微米喷墨 3D 打印

2024年1月，南极熊获悉，苏黎世联邦理工学院的衍生公司Scrona AG和打印电子特种材料制造商Avantama已成功使用 Scrona 的电流体动力 (EHD) 喷墨 3D 打印技术加工高性能量子点 (QD) 墨水。



●Scrona 表示，EHD 3D 打印能够以比传统喷墨 3D 打印小得多的分辨率进行制造，非常适合半导体和微型显示器的生产。Crona EHD 3D 打印可以实现 1μm 以下的分辨率。   

●Avantama 的钙钛矿 QD 3D 打印墨水非常适合 Scrona 的微型 3D 打印工艺，拥有 QD 中最高的吸收系数。这使得 3D 打印像素具有精细的分辨率和良好的光学密度，从而显着缩短生产时间。   

Scrona与Avantama的此次合作将能够高效且经济高效地生产 3D 打印 MicroLED 显示器，并提高色彩纯度和亮度。

电流体动力 (EHD) 喷墨 3D 打印



电流体动力 (EHD) 喷墨 3D 打印是一种利用电场驱动液体油墨从喷嘴喷出并在基板上形成三维结构的技术。它有以下几个特点：

●实现高分辨率的打印，远远小于喷嘴的直径，甚至达到亚微米或纳米级别。
●使用多种材料，包括金属、陶瓷、聚合物、生物材料等，只要它们能够在电场中产生极化或带电。
●控制喷射的模式，从不连续的液滴到连续的锥射流，以适应不同的打印需求12。
●可以与其他打印技术相结合，实现多材料、多功能的三维打印12。

电流体动力 (EHD) 喷墨 3D 打印的基本原理如下：

●首先，将液态油墨（可以是有机溶剂或水）注入到带有微孔的喷嘴中，形成一个液滴流。
●然后，通过一个高压电源，给喷嘴和接收基板施加一个高电压差，产生一个强大的静电场。
●在静电场的作用下，液滴流从喷嘴中喷出，并被偏转到基板上，形成一个亚微米级的喷射。
●最后，通过控制喷嘴的移动和喷射的频率，可以在基板上实现任意形状的三维打印。

Scrona 联合创始人兼首席执行官 Patrick Galliker 博士评论道：“我们不断寻找 EHD 的新应用，通过提供比光刻图案更高分辨率的添加剂、完全无浪费的工艺来满足行业的需求。虽然传统的喷墨打印头需要低粘度的墨水，但 Scrona 已经证明打印墨水的处理能力是其处理能力的 1,000 倍，为更高效的 MicroLED 显示器铺平了道路。”


△采用 Avantama 材料的 Scrona 亚微米 3D 打印   

Scrona 的 EHD 静电多喷嘴 3D 打印技术在生产多材料、功能性电子产品方面比传统喷墨 3D 打印具有显着优势。 该公司表示，当前喷墨技术基于喷嘴的喷射方法会产生具有高流体含量的狭窄液滴，从而阻碍了超高分辨率零件的生产。与通过从喷嘴中推出液滴来挤出材料的传统喷墨 3D 打印不同，Scrona 的 EHD 技术使用静电力将材料拉出。 这些拉力完全集中在微型喷嘴的尖端上，使极其小的液滴能够喷射、加速并向下引导。液滴尺寸可以通过施加的电压来控制，从而能够产生比喷嘴小一个数量级的液滴。这种挤出工艺能够喷射更厚、更浓缩的液体，从而形成比传统喷墨 3D 打印分辨率更精细的物体。   



Scrona 专有喷墨 3D 打印技术的开发得到了 2022 年 A 系列融资的帮助，公司在该轮融资中筹集了 960 万美元。该公司获得了AM Ventures、TRUMPF Ventures、Verve Ventures和 Manz Management Consulting and Investment 的财务支持。 这笔资金使该公司能够“加速其技术的产业化”，并通过与 Avantama 的合作将其推向市场。  

Avantama 的钙钛矿基材料产品具有比任何其他量子点更高的基于重量的吸收率。这意味着非常高的 OD 厚度值，非常适合 Scrona 的高分辨率挤出工艺。钙钛矿固有的缺陷容限性使这一显着特性成为可能，这意味着不需要钝化壳即可实现高发射量子产率。这使得 Avantama 材料与 Scrona 喷墨 3D 打印结合使用时，非常适合生产 MicroLED 组件。  

Avantama 联合创始人兼首席技术官 Norman Lüchinger 博士表示：“对于新兴的 MicroLED 显示器来说，传统喷墨打印并不是一个可行的选择，因为它们使用的像素比 QD-OLED 显示器小得多。通过与 Scrona 合作，我们已经能够证明，使用厚度低于 2μm 的钙钛矿 QD 层可以获得大于 1 的 OD。这可以将打印头喷嘴数量减少五分之一，并提供薄的 QD 层，从而提高 MicroLED 显示技术的整体效率和生产节拍时间。”   


△Scrona 喷墨 3D 打印喷嘴

微型3D打印的发展
Scrona 的 EHD 3D 打印机并不是第一款设计用于制造 MicroLED 等微型组件的打印机。早在 2022 年，桌面 3D 打印机制造商Anycubic就与显示面板专家Jade Bird Display (JBD) 合作开发了消费级MicroLED 3D 打印机。这款 3D 打印机名为 J1 MicroLED，配备 UV MicroLED 显示屏和可调节 0.3CC 光引擎，使其能够生产细节小至 10μm 的零件。因此，该系统作为同类中第一台 3D 打印机进行销售，以实现“低能耗、长寿命和具有竞争力的价格”。J1 高度仅为 175 毫米，非常紧凑，可以轻松运输和部署以进行按需 MicroLED 3D 打印。

2023年奥地利高精度光学设备开发商In-Vision与印度班加罗尔科学研究所的Tapajyoti Das Gupta教授合作开发亚微米3D打印机。 合作伙伴与孟买 3D 打印机制造商 J Group Robotics 合作，打造了这款 3D 打印机，可以生产灵活、可拉伸的光子设备，希望这款新型 3D 打印机能够降低纳米级高性能光学器件的生产成本，从而颠覆半导体行业。