國內(nèi)主要高校3D打印技術(shù)研發(fā)與專利情況綜述

莊麗麗國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作北京中心機械部

國內(nèi)主要高校3D打印技術(shù)研發(fā)與專利情況綜述

莊麗麗國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作北京中心機械部

本文介紹了3D打印技術(shù)的發(fā)展歷程以及在未來制造業(yè)中的重要地位，并介紹了國內(nèi)3D打印技術(shù)領域的主要研發(fā)團隊、其專利申請量情況以及產(chǎn)業(yè)化情況。

3D打??；快速成型；專利

1 、前言

3D打印技術(shù)，是通過“打印機”采用分層加工、疊加成形的方式逐層增加材料來生成3D實體。這項技術(shù)自20世紀80年代中期出現(xiàn)以來，逐漸成為科研機構(gòu)和商業(yè)公司的研發(fā)熱點，該技術(shù)經(jīng)歷了由第一代的打印模型和開發(fā)模具到第二代生產(chǎn)航空航天領域的高精度功能性產(chǎn)品，現(xiàn)在已經(jīng)進入第三代發(fā)展階段，即將3D打印技術(shù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)、云計算、機器人、智能材料等其他先進技術(shù)結(jié)合，成為智能制造平臺的一部分。在《中國制造2025》規(guī)劃中，3D打印機成為制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的一個重要方向。政策的鼓勵、產(chǎn)業(yè)空間的不斷擴大都將有效推動3D打印技術(shù)實現(xiàn)爆發(fā)性增長。

知識產(chǎn)權(quán)資源在世界經(jīng)濟增長中所占份額是十分巨大的，西方國家許多大型跨國公司都十分注重實施企業(yè)知識產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略。面對3D打印這一熱點技術(shù)領域，我國科研機構(gòu)和商業(yè)公司在該領域的知識產(chǎn)權(quán)保護十分必要。本文將分析國內(nèi)3D打印技術(shù)領域主要申請人的專利申請量情況、核心發(fā)明人以及產(chǎn)業(yè)化情況，為國內(nèi)科研機構(gòu)和商業(yè)公司未來進行3D打印技術(shù)的研發(fā)和生產(chǎn)提供參考。

2 、國內(nèi)3D打印技術(shù)

國內(nèi)3D打印技術(shù)的發(fā)展從高校，如清華大學、華中科技大學、西安交通大學等開始研發(fā)，并逐漸有產(chǎn)業(yè)化公司出現(xiàn)。

2.1 華中科技大學

華中科技大學從2001年開始進行3D打印領域的專利申請，早期專利申請集中在快速制造設備和方法，如中國專利申請CN1283578A、CN1298780A、CN1476956A。自2005年開始，主要研究領域集中在零件、模具、高分子材料的激光和離子束制造設備和制造方法，尤其側(cè)重于金屬零件、高分子復合材料、陶瓷材料、高溫塑料的3D打印制造以及設備中的軟件和控制。目前華中科技大學在3D打印領域申請量有70余件，其中的核心發(fā)明人包括史玉升、曾曉雁、王澤敏、魏青松等。

以史玉升為核心的快速制造中心利用基礎研究成果，通過武漢濱湖機電技術(shù)產(chǎn)業(yè)有限公司將3D打印技術(shù)進一步向商業(yè)化推進，該公司現(xiàn)已能夠生產(chǎn)LOM、SLS、SLA、SLM、3DP等不同成型原理的3D打印設備，已經(jīng)成長為目前較為成熟的3D打印技術(shù)自主研發(fā)和生產(chǎn)單位。

2.2 清華大學

清華大學3D打印技術(shù)起步較早，被業(yè)界譽為“中國3D打印第一人”的清華大學教授顏永年，在1990年前后就成立了國內(nèi)首個快速成形實驗室，并建立了清華大學激光快速成形中心。顏永年是清華大學申請的首個3D打印發(fā)明專利（公開號：CN1163807A）的發(fā)明人之一。自1997年開始，清華大學在3D打印領域的專利申請主要集中在通用制造設備、高精密制造設備、3D打印粉末材料制備技術(shù)、粉末噴頭/鋪平/供給設備、加工工藝改進方面，共申請3D打印領域?qū)＠?0余件，其中的核心發(fā)明人包括林峰、顏永年、張婷、張磊等。

值得一提的是，以清華大學顏永年為核心的江蘇永年激光成形技術(shù)公司同清華大學達成合作，形成了產(chǎn)學研的研發(fā)體系，推動了中國3D打印技術(shù)的基礎研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。

2.3 西安交通大學

西安交通大學申請的第一件3D打印專利申請在1998年（公告號CN2293414Y，專利權(quán)已終止），現(xiàn)在已經(jīng)累計申請相關專利90余件，其核心發(fā)明人包括盧秉恒、李滌塵、曹毅、田小永，楊春成等。自2006年開始，西安交通大學在3D打印領域的專利申請主要集中在塑料材料成形設備和方法、光固化裝置、陶瓷材料成形工藝、彩色三維打印設備、送絲頭/噴頭等方面。

西安交通大學于1994年成立先進制造技術(shù)研究所，并以盧秉恒院士為學術(shù)帶頭人，同時作為陜西恒通智能機械有限公司的技術(shù)支持，該公司致力于研制和生產(chǎn)激光快速成型設備、快速模具設備及三維反求設備，實現(xiàn)了將西安交通大學在3D打印領域的基礎研究成果向商業(yè)化產(chǎn)品方面的轉(zhuǎn)化。

2.4 北京航空航天大學

北京航空航天大學王華明教授是激光增材制造領域?qū)＜遥绕湓阝伜辖鸾Y(jié)構(gòu)激光快速成形工藝、設備方面具有多年的研究經(jīng)驗，在大飛機等國家重大裝備制造業(yè)領域做出了較高的研究成果，為3D打印在航空航天領域的應用做出了突破性貢獻。北京航空航天大學在3D打印領域公開申請有8篇。

2.5 西北工業(yè)大學

西北工業(yè)大學在3D打印領域的專利申請自2003年開始，目前已有30余件專利申請，其核心發(fā)明人包括黃衛(wèi)東、林鑫、于忠、于建政等。西北工業(yè)大學的研究方向包括非勻質(zhì)器件的制造設備和方法、生物陶瓷材料3D打印設備、噴頭結(jié)構(gòu)等方面。

西北工業(yè)大學教授黃衛(wèi)東在激光立體成形的專利方面已獲得10余項專利，并通過與中航飛機股份有限公司合作，將3D打印研究成果用于航空領域的零件制造，使國內(nèi)航空領域的制造裝備達到了國際先進水平。

3 、未來3D打印技術(shù)展望

經(jīng)過多年的基礎研究和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，國內(nèi)3D打印行業(yè)在設備、材料、軟件等核心領域?qū)崿F(xiàn)了一定程度的自給，但距離歐美的裝備水平還有一定差距。尤其是自1997年開始，3D Systems和Stratasys分別作為申請人在國內(nèi)申請專利均在60件以上，說明兩大行業(yè)巨頭已經(jīng)在國內(nèi)進行了專利布局，國內(nèi)科研機構(gòu)、商業(yè)公司需要更加積極主動地進行3D打印技術(shù)的研發(fā)、生產(chǎn)以及專利布局，這樣才能夠在未來的3D打印領域占據(jù)一席之地。未來，國內(nèi)科研機構(gòu)和商業(yè)公司應立足于突破增材制造專用材料和增材制造裝備及核心部件，如細粒徑球形鈦合金粉末、高溫合金、高性能陶瓷、光敏樹脂、生物活性陶瓷材料以及大型激光/電子束制造裝備、光固化成形裝備、高品質(zhì)電子槍及高速掃描系統(tǒng)、大功率激光掃描振鏡、陣列式高精度噴嘴/噴頭，促進國內(nèi)的3D打印技術(shù)達到國際先進水平，并逐步取得國際市場的市場份額。