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3D打印专利飞跃式增长
时间:2016-07-13 11:23  来源:中国保护知识产权网

中华知识产权网(www.ipchina.com)7月13日消息   据工控网报道3D打印技术被《时代》周刊选为2014年25项年度最佳发明。从20世纪90年代开始,全球3D打印市场规模一直保持高速增长态势。从2010年至2015年,全球3D打印市场规模从13.26亿美元增至51.65亿美元,实现超过30%的年均复合增长率。随着产业链的逐渐完善,预计2018年全球3D打印市场规模将超过100亿美元。

规模化应用尚需时日

3D打印技术虽然无法应用于大规模生产,但是对于小规模制造,尤其是高端的定制化产品,有着无比的优势。目前3D打印已经广泛应用于军工、航天、医学、建筑、汽车、电子、服装、珠宝首饰等种领域。

目前我国3D打印市场发展迅速,但产业规模仍较小。在材料、设备和应用上仍有困难,成本较高,多用于实验,规模化应用尚需时日。

目前3D打印可以替代的行业主要有金属制品业、工艺美术品制造、文教体育用品制造、家具制造业、塑料制品业、橡胶制品业等。工艺美术品制造业的发展潜力和替代性都很好,但该行业本身产值较小;其次是金属制品、化学纤维制造业和非金属矿业制品业,替代性和发展潜力较好,且其本身市场未来发展的空间较大;而对于纺织服装、皮革皮毛羽毛制品来说,3D打印的替代性很小,未来的发展不抱有太大希望。

仍处于技术发展期

其实3D打印所依赖的基础技术已经被研发许久了,但一直处在不温不火的状态平稳发展。直到近年来随着3D打印热的持续发酵,其相关专利的申请量急转直上,实现了飞跃式的增长。

在3D打印领域专利技术的申请类型中,发明申请的数量多于实用新型,这说明3D打印这一新兴领域仍处于技术发展期,各大科技企业与科研院校的研发重点是该领域的核心技术,而非外围技术。

如果从3D打印技术专利申请的区域来看,中美日英韩5国,尤其中国是3D打印专利申请区域的集中地。一方面,我国拥有着巨大的3D打印市场被该领域几乎所有的国际巨头所认可;另一方面,我国也对3D打印技术进行了政策扶持,众多的科研院校及企业受此影响进入了3D打印领域。

三种打印技术较为完善

在3D打印技术的3D专利地图上,可以看出FMD、SLA、SLS技术是现阶段3D打印中的较为完善的技术分支,被绝大多数企业和科研机构所认可成为了专利地图上的山峰。

1、熔融挤压堆积成型(FDM)

FDM工艺的关键是保持半流动成型材料刚好在熔点之上(通常控制在比熔点高1℃左右)。该技术在20世纪90年代被发明,但在其问世的前20年一直默默无闻,直到近年来3D打印技术的热潮出现后相关专利的申请才大量爆发。

对于FDM技术专利的相关申请人进行排序,可以发现其前十位的主要申请人包括了科研院校、3D打印机生产商及磨具公司。尽管我国企业和院校在排名榜上取得了靠前的位置,但在市场上Maker Bot和Stratasys等公司的产品占据了较高的市场占有率。

基于此核心技术而开发3D打印机的主要市场竞争者为Maker Bot和Stratasys两家公司。

2、激光固化光敏树脂成型(SLA)

1985年,查尔斯.赫尔(Chuck Hull)实现了用激光照射液态光敏树脂,固化分层制作三维物体的技术,并以光固化立体造型技术(Stereo Lithography Apperance,SLA)获得了专利。次年,查尔斯.赫尔成立了3D Systems公司,并于1988年推出了第一个面向公众的商业打印机SLA—250。SLA技术高精度成型效果好的特点,使其被收市场追捧,因而在面世后一直以来都是被各大企业所重视,希望能够研发出收缩小、固化快、强度高的光敏材料。

在申请量上美日企业几乎独霸了该榜单的前列,一方面3D Systems等作为该技术的发明者在该领域领跑,另一方面美日企业意识到SLA技术巨大的市场前景而为之投入研发。

3、选择性激光烧结(SLS)

SLS选择性激光烧结技术是由美国得克萨斯大学奥斯汀分校的C. R. Dechard于1989年发明,DTM公司于1992年推出了该工艺的商业化生产设备Sinter Sation。几十年来,随着奥斯汀分校、DTM公司、3D Systems等国际巨头在SLS领域做了大量的研究工作,在设备研制和工艺、材料开发上取得了丰硕成果。国内也有多家单位进行SLS的相关研究工作,如华中科技大学、南京航空航天大学、西北工业大学、中北大学和北京隆源自动成型有限公司等,也取得了许多重大成果。

但从SLS技术专利申请数量上来看前十主要包括了各大3D打印机生产巨头及知名院校。值得欣喜的是我国企业不仅名列前茅更摘取了该项目申请量的桂冠,可见近年来中国在SLS领域的高投入换来了丰硕成果。





来源:中国保护知识产权网

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