近年来,3D打印技术受到国内外行为媒体和社会公众的热切关注和追捧,作为目前最具前景的智能化制造技术之一,反映了一个国家的工业制造水平,被广泛应用于砂型打印、医疗、生物等领域。铸造砂型3D打印是利用微滴喷射技术,通过先铺砂,再将具有粘度的流体选择性喷射于砂面的方式进行打印,使铸造用砂相互粘结,形成零件截面,然后不断循环铺砂和喷射粘结剂这个过程,最终喷射过流体的区域因流体变干而粘结形成三维砂型,实现铸造用砂型的快速增材制造。共享工业云从专利的角度对铸造砂型3D打印技术进行分析。
该项技术由美国麻省理工学院开发成功,并拥有部分原理性专利。本文的数据来源于Patsnap数据库,其专利检索范围涵盖了欧洲专利局、美国、中、日、英等多个国家,具体检索形式为标题为3D打印或快速成形或增材制造和铸造,国外检索式是采用上述检索词的英文,并采用patsnap专利分析工具。
在1993年之前,3D打印技术的专利申请数量低且分布较为分散,主要申请人有麻省理工学院、Z Corporation公司和3D公司。1993-2000年期间,专利申请数量缓慢增长,图1反应了该领域技术的历年专利申请情况。
图1 专利申请数量趋势
从图中可看出,国外在2006-2008年期间,专利申请进入快速增长阶段,2008年达到高峰,并且以美国、日本及欧洲专利数量占据大多数。随后一年专利申请数量减少,同时从检索到的专利中可看出,专利权人也相对稳定,2009年后,专利申请数量呈现缓慢增长趋势,表示该技术进入成熟期。从图1 可以看出,国内在2010年之前专利申请量较少,受到3D 打印技术研发成本高等方面的约束,此时我国3D 打印技术还处于起步阶段,2010 - 2013 年间,专利申请量开始急剧增长,说明我国对该项技术的研发进入快速成长阶段,相应的专利授权见图2 所示。
图2 国内该领域技术的授权趋势
从专利权人角度进行分析可以得知研发活跃、技术水平领先的专利权人,国外3D打印技术领域专利权人以企业为主,其中,Z 公司、3D公司是该领域技术研发最活跃、技术水平领先者,也是进行产业化运作的主要企业。麻省理工学院排名第三,是3D 快速成型技术的发源地。这说明国外的3D打印技术是以企业为主导,其中以美国的设计、制造、销售全产业链模式为典型代表。
国内排名中专利权人中有9 个是大学及高校科研机构。其中,华中科技大学、西安交通大学是国内最早相继进行研发的单位,国内研究主要是基于分层实体制造、熔融沉积、光固化成型等技术研发及成型系统的研制。共享工业云 是国家智能铸造产业中心建立的面向铸造行业服务平台,宁夏共享集团有限公司主要从事铸造砂型快速成型及其新产品快速开发整体系统解决方案,也有部分企业依靠高校科研成果已实现3D 打印设备一定程度上的产业化,但规模较小。
对比国内外主要权利人可知,国内外3D 打印技术的研发模式存在着很明显的差别。