3D打印又稱增材制造、快速成型技術,其特點是采用數字化手段快速制造不同材質且具有復雜結構的單件或小批量制品,被譽為引領制造業未來發展的新興力量。

由于3D打印潛在的巨大商業價值,眾多國外企業紛紛投身到3D打印領域。經過多年的發展,國外企業通過自主研發、企業并購等方式,不斷完善產業鏈布局,逐漸涌現出了一批行業領先企業,產業與技術集中度越來越高,并在世界多個國家和地區進行了大量的專利布局。

圖1 世界范圍內3D打印專利 1961-2014

目前業內最著名的就是美國的3D Systems公司和德國的EOS公司。前者的專利申請量達六百多件,并且非常重視對產業鏈的整體布局,通過各種方式,擴大了專利技術領域覆蓋面,所提供的產品涉及設備、方法、材料、應用、服務、軟件等上中下游各個方面。后者則更重視產業鏈的縱向發展,專注于激光燒結成型技術的研究,尤其在塑料與金屬粉末材料燒結成型技術方面處于世界領先地位。EOS公司也進行了產業合作與專利布局,通過與威格斯、豐田等上下游企業的合作,生產出各種改進的原材料,并不斷擴展其應用領域,將原材料的改進方向與終端市場的需求進行了緊密結合。


圖2 世界范圍內3D打印技術專利權人分布


與此同時,國內企業也加快了追趕步伐。國內從1988年就開始了3D打印技術方面的研究,與國外基本同步,但是發展速度較為緩慢。自2013年以來,國內3D打印領域的專利申請量呈劇增態勢,但是主要集中在金屬材料及其打印設備上,并且基本上為國內專利申請,近兩年才開始出現國際專利申請。而在產業化方面,國內3D打印行業也處于跟隨階段,缺乏完整的產業鏈布局,國內企業多而不強,散而不精,缺少具有國際影響力的龍頭企業。


圖3 國內3D打印技術專利權人分布

如何幫助國內企業迎頭趕上先期已經取得領先成功的歐美發達國家?筆者認為,國內企業應該一方面可以借鑒國外領先公司發展的經驗,聚焦自身核心技術,提前進行專利布局;另一方面可結合各自優勢,加強企業間的合作,實現優勢互補,以期突破國外企業所構建的專利技術壁壘。具體而言,可從3D打印產業鏈上游、中游以及下游三個方面進行專利布局。

一、3D打印技術上游

3D打印技術的上游主要在于3D打印材料。該領域重點技術主要有醫學專用材料、液體、玻璃、熱塑性塑料、陶瓷粉末、金屬粉末、絲材等領域。中國、日本、美國和韓國在3D打印材料領域專利較多,且涉及技術范圍最為全面,該領域在全球范圍內競爭比較激烈,全球各國/地區都在進行積極的國際專利布局。

 

二、3D打印技術中游

3D打印技術的中游主要在于3D打印的工藝與設備以及軟件和模型。

工藝與設備是3D打印的重點。目前存在的3D打印技術主要有FDM、SLA、3DP、SLS、LOM、DLP、FFF以及EMB。而對于3D打印機,目前國內并沒有明確的分類,但依據設備的市場定位可以將其簡單地分為:個人級、專業級和工業級。

控制軟件與數字模型同樣是3D打印重要技術分支。數學模型技術主要分布在美國、德國、中國和日本。盡管中國在數學模型領域專利申請量排名靠前,但該技術相對非常分散,不成體系。因此,在3D打印控制軟件和數學模型領域技術主要為外國公司壟斷,國內尚處于初步研發探索階段,與國外差距十分明顯。短時間趕超似乎有很多困難。

 

三、3D打印技術下游

3D打印技術的下游主要在于其應用?;ヂ摼W+打印的應用將進一步拉近客戶與企業的距離?,F在3D打印技術的應用領域主要集中在航空航天、軍事、影視、家電、輕工、生物醫療以及工業制造等領域。并且隨著這一技術的發展,其應用領域將不斷拓展。從應用專利數量來看,排名靠前的有日本、美國、德國、中國和臺灣。隨著3D打印技術與應用端的進一步結合,國內企業應該申請更多的應用端專利以鞏固其技術領先地位或由此占據一定的市場份額。


圖4 專利應用領域分布


因此,綜合各種宏觀因素,筆者認為,針對國內企業而言,結合互聯網+的優勢以及日益火熱的人工智能AI,國內企業可多多考慮在3D打印技術的應用方面多下功夫,爭取在應用端進行合理的布局以鞏固企業的市場地位。

 

總之,原先存在的一些領先的工業3D打印工藝的關鍵專利到期或即將到期。在這一關鍵性的時刻,相關企業應該清楚地認清3D打印技術行業的現狀,做好自己的專利布局。再過10年再回頭,今天的專利“井噴”不過是“小荷才露尖尖角”。

 

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3D打印技術的專利布局

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