【從專利角度詳解3D打印技術(shù)發(fā)展概況】3D打印又稱增材制造、快速成型技術(shù)，其特點(diǎn)是采用數(shù)字化手段快速制造不同材質(zhì)具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的單件或小批量制品，使制品的生產(chǎn)在人們的生活中即可實(shí)現(xiàn)，被譽(yù)為引領(lǐng)制造業(yè)未來發(fā)展的新興力量。據(jù)Wohlers協(xié)會(huì)報(bào)告顯示，全球增材制造市場(chǎng)規(guī)模從2009年的10.7億美元增長(zhǎng)至2016年的60.63億美元，年增長(zhǎng)率近30%，顯示了巨大的發(fā)展活力。

此外，我國(guó)也明確將增材制造產(chǎn)業(yè)作為發(fā)展的重點(diǎn)，在國(guó)家政策支持與引導(dǎo)之下，眾多科研院所和企業(yè)紛紛投身3D打印領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)的3D打印產(chǎn)業(yè)近年來得到了快速的發(fā)展。據(jù)中國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟對(duì)23家規(guī)模以上企業(yè)的經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年規(guī)模以上增材制造企業(yè)總產(chǎn)值20.3億元，比2015年的10.8億元增長(zhǎng)87.5%。

隨著世界各國(guó)對(duì)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的日益重視，專利技術(shù)的爭(zhēng)奪逐步成為高科技企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的主要戰(zhàn)場(chǎng)，專利也成為反映技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r的重要指標(biāo)，在本文中，筆者將從專利角度對(duì)3D打印技術(shù)的發(fā)展脈絡(luò)進(jìn)行探析。

國(guó)外企業(yè)占據(jù)優(yōu)勢(shì)

商業(yè)3D打印技術(shù)最早始于1984年，美國(guó)3DSystems公司創(chuàng)始人CharlesW.Hull提交了世界上第一件光固化制造三維立體物體的專利申請(qǐng)，隨后推出了第一臺(tái)商業(yè)化的3D打印機(jī)，正式宣告了3D打印時(shí)代的到來。

由于3D打印潛在的巨大商業(yè)價(jià)值，眾多國(guó)外企業(yè)紛紛投身到3D打印領(lǐng)域，分層實(shí)體制造、熔融沉積成型、激光燒結(jié)等新型3D打印技術(shù)不斷涌現(xiàn)，同時(shí)3D打印技術(shù)在航天、醫(yī)療、汽車等領(lǐng)域的應(yīng)用也得到廣泛研究，3D打印領(lǐng)域的專利申請(qǐng)量也隨之快速增長(zhǎng)。經(jīng)過多年的發(fā)展，國(guó)外企業(yè)通過自主研發(fā)、企業(yè)并購等方式，不斷完善產(chǎn)業(yè)鏈布局，逐漸涌現(xiàn)出了一批行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)，產(chǎn)業(yè)與技術(shù)集中度越來越高，并在世界多個(gè)國(guó)家和地區(qū)進(jìn)行了大量的專利布局。

以3DSystems公司為例，其專利申請(qǐng)量達(dá)358件，從歷年專利申請(qǐng)情況來看，大概每5年會(huì)出現(xiàn)一次專利申請(qǐng)高峰。筆者經(jīng)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，3DSystems公司39%以上的專利申請(qǐng)分布在美國(guó)、歐洲、日本、中國(guó)等不同的國(guó)家和地區(qū)。此外，3DSystems公司非常重視對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈的整體布局，通過自身研發(fā)、企業(yè)并購以及購買專利等方式，擴(kuò)大了專利技術(shù)領(lǐng)域覆蓋面，所提供的產(chǎn)品涉及設(shè)備、方法、材料、應(yīng)用、服務(wù)、軟件等各個(gè)方面。

與3DSystems公司不同的是，德國(guó)EOS公司更重視產(chǎn)業(yè)鏈的縱向發(fā)展，專注于激光燒結(jié)成型技術(shù)的研究，尤其在塑料與金屬粉末材料燒結(jié)成型技術(shù)方面處于世界領(lǐng)先地位。在其已公開的專利申請(qǐng)中，金屬粉末與塑料粉末的占比分別高達(dá)52%、22%。EOS公司圍繞該技術(shù)的上下游如燒結(jié)材料與應(yīng)用等也進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)合作與專利布局。其通過與贏創(chuàng)德固賽、威格斯、豐田、戴姆勒等上下游企業(yè)的合作，生產(chǎn)出各種經(jīng)過改進(jìn)的原材料，并不斷擴(kuò)展其應(yīng)用領(lǐng)域，將原材料的改進(jìn)方向與終端市場(chǎng)的需求進(jìn)行了緊密結(jié)合。

國(guó)內(nèi)企業(yè)加快追趕

國(guó)內(nèi)從1988年就開始了3D打印技術(shù)方面的研究，與國(guó)外基本同步，但是發(fā)展速度較為緩慢，各創(chuàng)新主體的專利保護(hù)意識(shí)也稍顯欠缺。自2013年以來，國(guó)內(nèi)3D打印領(lǐng)域的專利申請(qǐng)量呈劇增態(tài)勢(shì)，但是主要集中在金屬材料及其打印設(shè)備上，并且基本上為國(guó)內(nèi)專利申請(qǐng)，近兩年才開始出現(xiàn)國(guó)際專利申請(qǐng)。產(chǎn)業(yè)化方面，國(guó)內(nèi)3D打印行業(yè)也處于跟隨階段，缺乏完整的產(chǎn)業(yè)鏈布局，國(guó)內(nèi)企業(yè)多而不強(qiáng)，缺少具有國(guó)際影響力的龍頭企業(yè)。

西安交通大學(xué)作為國(guó)內(nèi)較早從事3D打印技術(shù)研究的高校，在1998年提交了第一件發(fā)明專利申請(qǐng)，隨后幾年該領(lǐng)域的專利申請(qǐng)量維持在個(gè)位數(shù)，直至2013年之后才出現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)。尤其是該校盧秉恒與李滌塵的研究團(tuán)隊(duì)在生物相容性材料、金屬、陶瓷及其復(fù)合材料的快速成型方面取得較多成果，提交了一系列專利申請(qǐng)。此外，其以陜西恒通智能機(jī)器有限公司、西安瑞特快速制造工程研究有限公司以及西安增材制造國(guó)家研究院有限公司等公司為載體，進(jìn)行了技術(shù)成果轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)了快速成型設(shè)備與模具制造設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化。

從打印原料方面來看，目前國(guó)內(nèi)3D打印技術(shù)在金屬材料方面取得較多成果，例如由西北工業(yè)大學(xué)黃衛(wèi)東教授創(chuàng)建的西安鉑力特增材技術(shù)股份有限公司，提交的126件專利申請(qǐng)基本覆蓋了金屬3D打印技術(shù)的重要領(lǐng)域，其自主研發(fā)的機(jī)型涵蓋激光熔融、激光修復(fù)、雙激光頭、四激光頭等多種成形工藝和成形技術(shù)，其承擔(dān)的“激光立體成形技術(shù)及國(guó)家C919飛機(jī)復(fù)合鈦合金構(gòu)建生產(chǎn)制造”項(xiàng)目獲得國(guó)家重大科技成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目資助。

在打印軟件方面，杭州先臨三維科技股份有限公司作為國(guó)內(nèi)三維數(shù)字化的代表，其已提交專利申請(qǐng)200余件，并且其三維數(shù)字化與3D打印技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。

在應(yīng)用方面，湖南華曙高科有限責(zé)任公司在打印義齒方面取得了較好的成果，并且通過與中國(guó)商飛、巴斯夫等企業(yè)的合作在民用飛機(jī)、汽車等方面也進(jìn)行了諸多嘗試。

3D打印作為一種新興的技術(shù)，誕生至今不過三十余年，雖然歐美等國(guó)家經(jīng)過一段時(shí)期的發(fā)展，技術(shù)上取得了一些成果，但是由于材料、成本、制品性能等方面的限制，距離大規(guī)模的推廣應(yīng)用還有較長(zhǎng)的路要走，而這也恰好為國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)的迎頭趕上提供了機(jī)遇。筆者建議，國(guó)內(nèi)企業(yè)一方面可以借鑒國(guó)外領(lǐng)先公司發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)，聚焦自身核心技術(shù)，提前進(jìn)行專利布局，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展;另一方面國(guó)內(nèi)3D打印企業(yè)也可結(jié)合各自優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)企業(yè)間的合作，實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、互惠共贏，以期突破國(guó)外企業(yè)所構(gòu)建的專利技術(shù)壁壘。