3D打印又称增材制造、快速成型技术,其特点是采用数字化手段快速制造不同材质且具有复杂结构的单件或小批量制品,被誉为引领制造业未来发展的新兴力量。

由于3D打印潜在的巨大商业价值,众多国外企业纷纷投身到3D打印领域。经过多年的发展,国外企业通过自主研发、企业并购等方式,不断完善产业链布局,逐渐涌现出了一批行业领先企业,产业与技术集中度越来越高,并在世界多个国家和地区进行了大量的专利布局。

图1 世界范围内3D打印专利 1961-2014

目前业内最著名的就是美国的3D Systems公司和德国的EOS公司。前者的专利申请量达六百多件,并且非常重视对产业链的整体布局,通过各种方式,扩大了专利技术领域覆盖面,所提供的产品涉及设备、方法、材料、应用、服务、软件等上中下游各个方面。后者则更重视产业链的纵向发展,专注于激光烧结成型技术的研究,尤其在塑料与金属粉末材料烧结成型技术方面处于世界领先地位。EOS公司也进行了产业合作与专利布局,通过与威格斯、丰田等上下游企业的合作,生产出各种改进的原材料,并不断扩展其应用领域,将原材料的改进方向与终端市场的需求进行了紧密结合。


图2 世界范围内3D打印技术专利权人分布


与此同时,国内企业也加快了追赶步伐。国内从1988年就开始了3D打印技术方面的研究,与国外基本同步,但是发展速度较为缓慢。自2013年以来,国内3D打印领域的专利申请量呈剧增态势,但是主要集中在金属材料及其打印设备上,并且基本上为国内专利申请,近两年才开始出现国际专利申请。而在产业化方面,国内3D打印行业也处于跟随阶段,缺乏完整的产业链布局,国内企业多而不强,散而不精,缺少具有国际影响力的龙头企业。


图3 国内3D打印技术专利权人分布

如何帮助国内企业迎头赶上先期已经取得领先成功的欧美发达国家?笔者认为,国内企业应该一方面可以借鉴国外领先公司发展的经验,聚焦自身核心技术,提前进行专利布局;另一方面可结合各自优势,加强企业间的合作,实现优势互补,以期突破国外企业所构建的专利技术壁垒。具体而言,可从3D打印产业链上游、中游以及下游三个方面进行专利布局。

一、3D打印技术上游

3D打印技术的上游主要在于3D打印材料。该领域重点技术主要有医学专用材料、液体、玻璃、热塑性塑料、陶瓷粉末、金属粉末、丝材等领域。中国、日本、美国和韩国在3D打印材料领域专利较多,且涉及技术范围最为全面,该领域在全球范围内竞争比较激烈,全球各国/地区都在进行积极的国际专利布局。

 

二、3D打印技术中游

3D打印技术的中游主要在于3D打印的工艺与设备以及软件和模型。

工艺与设备是3D打印的重点。目前存在的3D打印技术主要有FDM、SLA、3DP、SLS、LOM、DLP、FFF以及EMB。而对于3D打印机,目前国内并没有明确的分类,但依据设备的市场定位可以将其简单地分为:个人级、专业级和工业级。

控制软件与数字模型同样是3D打印重要技术分支。数学模型技术主要分布在美国、德国、中国和日本。尽管中国在数学模型领域专利申请量排名靠前,但该技术相对非常分散,不成体系。因此,在3D打印控制软件和数学模型领域技术主要为外国公司垄断,国内尚处于初步研发探索阶段,与国外差距十分明显。短时间赶超似乎有很多困难。

 

三、3D打印技术下游

3D打印技术的下游主要在于其应用。互联网+打印的应用将进一步拉近客户与企业的距离。现在3D打印技术的应用领域主要集中在航空航天、军事、影视、家电、轻工、生物医疗以及工业制造等领域。并且随着这一技术的发展,其应用领域将不断拓展。从应用专利数量来看,排名靠前的有日本、美国、德国、中国和台湾。随着3D打印技术与应用端的进一步结合,国内企业应该申请更多的应用端专利以巩固其技术领先地位或由此占据一定的市场份额。


图4 专利应用领域分布


因此,综合各种宏观因素,笔者认为,针对国内企业而言,结合互联网+的优势以及日益火热的人工智能AI,国内企业可多多考虑在3D打印技术的应用方面多下功夫,争取在应用端进行合理的布局以巩固企业的市场地位。

 

总之,原先存在的一些领先的工业3D打印工艺的关键专利到期或即将到期。在这一关键性的时刻,相关企业应该清楚地认清3D打印技术行业的现状,做好自己的专利布局。再过10年再回头,今天的专利“井喷”不过是“小荷才露尖尖角”。

 

备注:文中所有附图均源于网络,按照相关法律规定,属于免费公开的内容,此处引用仅出于说明文中内容所用,并无任何商业目的。


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