气溶胶喷射打印 AJ 5X
五轴联动,支持3D非平面共形打印
材料粘度适配范围1~1000cp,品类覆盖广
10μm精细打印,运动定位精度达微米级
无接触打印,避免损伤精密基材
集成原位烧结/固化,实现一体化加工
真空加热平台,适配多材质基材加工
离线编程,快速实现设计到产品转化
工业级稳定性,支持长时间连续工作
产品介绍
Aerosol Jet 5X
总体介绍
Aerosol Jet 5X是一款多轴高精度气溶胶喷射打印设备,定位于工业级电子3D打印与高端科研试制,是兼顾加工灵活性、材料适配性与打印精度的平台,广泛应用于消费电子、航空航天、半导体、医疗设备等领域的电子器件制造。该设备基于空气动力聚焦技术打造,支持五轴运动控制,可在平面、曲面及复杂3D非平面基材上实现无接触式高精度打印,突破了传统电子制造工艺对基材形态、尺寸的限制。AJ 5X可适配粘度跨度极大的打印材料,从1cp的低粘度导电墨水到1000cp的高粘度浆料均可稳定加工,涵盖导电、电阻、介电等各类功能性材料,能直接打印从10微米精细线路到毫米级大面积涂层的各类电子结构。设备集成了原位烧结、原位固化模块与高精度视觉对位系统,实现了“打印-固化-成型”的一体化加工,同时配备300×300mm加热真空平台,可满足不同基材的加工环境需求,目前已被三星、诺斯罗普·格鲁曼等全球知名企业与科研机构采用,成为3D电子制造、器件原型开发与小批量生产的核心装备。该设备在保留工业级稳定性的同时,兼顾了操作的便捷性,支持离线CAD/CAM编程,可快速将设计方案转化为实际产品,有效缩短电子器件的研发与生产周期。

工作原理
Aerosol Jet 5X以气溶胶喷射打印(AJP)技术为核心,整体工作流程围绕雾化-气溶胶输送-空气动力聚焦-精准沉积-原位后处理五大核心环节展开,全程实现无接触式加工,保障基材与打印结构的完整性。首先,设备通过超声雾化或气动雾化两种方式对液态打印材料进行雾化处理:超声雾化适配1~10cp的中低粘度材料,利用超声波振动将材料击碎为直径15微米的均匀液滴;气动雾化适配1~1000cp的宽粘度范围材料,通过高压气体将材料雾化成气溶胶液滴,两种雾化方式可根据材料特性灵活切换。随后,惰性载气将雾化后的气溶胶液滴输送至打印头,在输送过程中完成液滴筛选,剔除过大或过小的液滴,保证气溶胶的均匀性,为后续高精度打印奠定基础。接着,打印头内的环形保护气体形成空气动力聚焦流,将气溶胶液滴束压缩为细窄的高速射流(速度可达100m/s),该射流可在大于3mm的离面距离下保持聚焦状态,实现非接触式的共形沉积,适配复杂3D基材的加工需求。之后,设备的五轴运动控制系统根据预设的CAD路径,驱动打印头或基材做高精度运动,将气溶胶射流精准沉积在目标位置,逐层形成所需的电子线路或结构,沉积过程中真空平台对基材进行固定,加热功能可根据需求调节基材温度,提升打印层的附着力与成型质量。最后,设备集成的连续红外激光可对金属导电墨水进行原位烧结,UV紫外灯可对光敏材料进行原位固化,无需后续二次加工,直接完成电子结构的成型,保障加工效率与结构性能的一致性。

优势和主要特点
Aerosol Jet 5X的核心优势体现在多轴加工灵活性、宽材料适配性、高精度无接触打印三大方面,同时兼具一体化加工能力与工业级稳定性,是区别于传统电子制造设备的主要特征。在运动控制与加工灵活性上,设备支持五轴联动运动,可实现空间任意角度的打印,突破了传统2D打印的限制,能在曲面、异形面、3D基材上完成共形电子线路的制造,适配航空航天异形器件、医疗穿戴设备等非平面电子的加工需求,同时设备的离面打印距离1-5mm可调,无需与基材紧密接触,避免了对精密基材的刮擦与损伤。在材料适配性上,设备支持1~1000cp的粘度范围材料,涵盖导电纳米金属墨水(银、铜、金)、介电浆料、电阻材料、聚合物、甚至生物材料等,可直接打印导电线路、嵌入式电阻、介电层、传感器等各类功能性电子结构,无需更换专用打印头,有效提升了设备的通用化程度,降低了材料切换的时间成本。在打印精度与质量上,设备的打印分辨率可达10微米,运动定位精度高,配合高精度视觉对位系统(Blob、Edge、PatMax视觉工具),可实现微米级的精准沉积,打印线路的线宽与间距可灵活调节,满足精细电子结构的制造需求;同时无接触式打印方式避免了基材与打印头的物理接触,有效减少了打印缺陷,提升了产品良率。此外,设备集成了原位烧结与原位固化模块,实现了打印与后处理的一体化,省去了传统工艺中单独的烧结、固化工序,缩短了加工周期;300×300mm的加热真空平台可对基材进行稳定固定与温度调节,加热温度可满足多数电子材料的加工需求,适配不同材质基材(金属、陶瓷、塑料、柔性聚合物等)的加工。在操作与生产效率上,设备支持离线CAD/CAM编程,可快速将设计文件转化为打印路径,同时配备数字配方控制系统,可对打印参数进行精准调控与存储,保证批次生产的一致性;设备的结构设计紧凑,工业级机身可满足长时间连续工作需求,适配科研试制与小批量工业生产的双重场景。与传统的丝网印刷、喷墨打印相比,AJ 5X无需制作专用网版或模具,实现了无模具加工,有效降低了小批量、定制化产品的生产成本,同时打印精度与材料适配性优于传统工艺。
打印材料(包括但不限于):
Aerosol Jet 完全开源一支持商业&自主开发的任何材料 | ||
金属 | 电阻 | 非金属导电 |
金、铂、银、镍、铜、铝 铟(开发中) | Carbon Ruthenate/ 钌酸盐 | 单壁碳纳米管 多壁碳纳米管 PEDOT:PSS |
电介质&粘合剂 | 半导体 | 其他 |
聚酰亚胺(PI) BaTiO₃ 聚乙烯吡咯烷酮(PVP) Teon AF SU-8 粘合剂 不透明涂层 (Opaque coatings) 紫外线粘合剂 (UV adhesives) 紫外线丙烯酸树脂 (UV acrylics) | 有机半导体 单壁碳纳米管 | 一般溶剂、酸和碱 光刻胶 DNA、蛋白质、酶、细胞 石墨烯 钙钛矿 Mxene 或自主开发的任何材料 |
应用领域和应用案例
Aerosol Jet 5X适用于消费电子、航空航天与国防、半导体、医疗设备、新能源等多个领域,解决各类高精度、非平面、定制化电子器件的制造需求,同时可用于电子器件的原型开发与小批量生产,覆盖从研发到量产的全流程。在消费电子领域,该设备可用于手机、平板、可穿戴设备的柔性线路、嵌入式天线、微型传感器制造,突破传统刚性线路板的限制,实现产品的小型化与轻量化,三星电子已安装该设备用于加速消费电子重要部件的生产,提升产品的制造效率与设计灵活性。在航空航天与国防领域,可在导弹、卫星、无人机的异形结构件上打印共形天线、传感器与电子线路,实现电子器件与结构件的一体化集成,减少器件体积与重量,提升装备的性能,诺斯罗普·格鲁曼曾基于该设备开发升级型半导体器件,应用于航空航天高端装备。在半导体领域,可用于半导体封装的3D互连线路打印,替代传统的引线键合工艺,提升封装密度与信号传输效率,适用于高频率、高集成度芯片的封装制造。在医疗设备领域,可在医用植入器件、穿戴式医疗设备上打印柔性电子线路与生物传感器,实现医疗设备的微型化与生物相容性,适配个性化医疗器件的定制化生产。在新能源领域,可在太阳能电池、燃料电池上打印高精度电极与栅线,提升电池的能量转换效率,同时可在风电、核电设备的监测部件上打印嵌入式传感器,实现设备的状态监测。此外,该设备还广泛应用于高校与科研机构的3D电子、柔性电子、生物电子等领域的研究,如宾汉姆顿大学利用该设备开展高精度电子器件的科研试制,探索新型电子制造工艺。

设备参数
| 打印能力 | 最小线宽 | 间距为20μm时为10μm(取决于材料和表面) |
| 层厚 | 100nm>6μm(单次打印) | |
| 超声波雾化器 | 1~10cP | |
| 气动雾化器 | 1~1000 cP | |
| 材料液滴尺寸 | 1~5μm(直径) | |
| 喷嘴支架高度 | 最大5mm(喷嘴尖端至基板表面) | |
| 自动平台 | 打印区域 | 350×250×200mm(XYZ) |
| 定位精度 | ±10μm(100 mm范围) | |
| 位置重复性 | ±2μm(XYZ轴) | |
| 系统近似重量 | 1088 kg | |
| 系统维度 | 1020×1375×2240 mm | |
| 电气要求 | AC 110/220 V,50/60 Hz,40 A(10 A典型情况下连续运行) | |
| 输入系统的气体 | 345~425kPa(50-60 psi),>99.9%氮气,@20 slpm | |
| 可选附件 | 宽特征打印头(mm) | 0.635&1.0圆形,3.0×-0.400槽 |
| 紫外线固化系统 | 365nm | |
| 红外激光器 | 830nm,1W | |
| 带倾斜和旋转台的耳轴 | 200×300×200 mm(XYZ)工作区,倾斜±90°,旋转360 |
资料下载
Aerosol Jet 200是一款紧凑型台式气溶胶喷射打印设备,定位于专业级科研试制、材料工艺开发与小批量定制化生产,是一款兼顾精细打印精度、多材料兼容性与操作便捷性的高性价比平台,主要面向高校、科研机构、材料开发商及小型电子制造企业。
吞吐量准确度/重复性打印线路尺寸工作区域材料 每秒3根点到点导线堆叠芯片上每秒最高达48根导线 +/-5μmover 25 mm+/-2μmover 25mm 可变范围10-860 μm间距:最小可达20μm厚度:<1-10+μm 300×300 mm(XY)100 mm(Z)导体:银、铜、金,铝, 镍,铟(开发中)电介质:聚酰亚胺、紫 外光固化丙烯酸酯光刻胶超材料:石墨烯,钙钛矿、 MXene运动系统过程控制软件视野雾化器XY:直线电机Z:循环滚珠丝杠0.1μm分辨率的 数字增量编码器 数字配方控制用于过程监控的自动报警 CAD/CAM离线编程易于编程、自动化制成、运动和视觉系统Cognex Vision工具: Blob、Edge、PatMAX12 MPUSB 3.0RGB LED照明超声雾化(1-15 Cps)或气动雾化(1-1000 Cps) 电源200-250 VAC单相50/60 HZ氮气50 PSI@28 SLPM(MAX)尺寸1168×1525×2185mm(46×60×86英寸)重量1250磅(567 KG)地板4”(102 mm)连续衬垫厚度
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