國內主要高校3D打印技術研發與專利情況綜述

莊麗麗國家知識產權局專利局專利審查協作北京中心機械部

國內主要高校3D打印技術研發與專利情況綜述

莊麗麗國家知識產權局專利局專利審查協作北京中心機械部

本文介紹了3D打印技術的發展歷程以及在未來制造業中的重要地位，并介紹了國內3D打印技術領域的主要研發團隊、其專利申請量情況以及產業化情況。

3D打??；快速成型；專利

1 、前言

3D打印技術，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。這項技術自20世紀80年代中期出現以來，逐漸成為科研機構和商業公司的研發熱點，該技術經歷了由第一代的打印模型和開發模具到第二代生產航空航天領域的高精度功能性產品，現在已經進入第三代發展階段，即將3D打印技術與物聯網技術、大數據、云計算、機器人、智能材料等其他先進技術結合，成為智能制造平臺的一部分。在《中國制造2025》規劃中，3D打印機成為制造業轉型升級的一個重要方向。政策的鼓勵、產業空間的不斷擴大都將有效推動3D打印技術實現爆發性增長。

知識產權資源在世界經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知識產權戰略。面對3D打印這一熱點技術領域，我國科研機構和商業公司在該領域的知識產權保護十分必要。本文將分析國內3D打印技術領域主要申請人的專利申請量情況、核心發明人以及產業化情況，為國內科研機構和商業公司未來進行3D打印技術的研發和生產提供參考。

2 、國內3D打印技術

國內3D打印技術的發展從高校，如清華大學、華中科技大學、西安交通大學等開始研發，并逐漸有產業化公司出現。

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產業有限公司將3D打印技術進一步向商業化推進，該公司現已能夠生產LOM、SLS、SLA、SLM、3DP等不同成型原理的3D打印設備，已經成長為目前較為成熟的3D打印技術自主研發和生產單位。

2.2 清華大學

清華大學3D打印技術起步較早，被業界譽為“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打印發明專利（公開號：CN1163807A）的發明人之一。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、粉末噴頭/鋪平/供給設備、加工工藝改進方面，共申請3D打印領域專利40余件，其中的核心發明人包括林峰、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公司同清華大學達成合作，形成了產學研的研發體系，推動了中國3D打印技術的基礎研發和產業化。

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，專利權已終止），現在已經累計申請相關專利90余件，其核心發明人包括盧秉恒、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研究所，并以盧秉恒院士為學術帶頭人，同時作為陜西恒通智能機械有限公司的技術支持，該公司致力于研制和生產激光快速成型設備、快速模具設備及三維反求設備，實現了將西安交通大學在3D打印領域的基礎研究成果向商業化產品方面的轉化。

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專家，尤其在鈦合金結構激光快速成形工藝、設備方面具有多年的研究經驗，在大飛機等國家重大裝備制造業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 西北工業大學

西北工業大學在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，其核心發明人包括黃衛東、林鑫、于忠、于建政等。西北工業大學的研究方向包括非勻質器件的制造設備和方法、生物陶瓷材料3D打印設備、噴頭結構等方面。

西北工業大學教授黃衛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打印技術展望

經過多年的基礎研究和產業化生產，國內3D打印行業在設備、材料、軟件等核心領域實現了一定程度的自給，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申請專利均在60件以上，說明兩大行業巨頭已經在國內進行了專利布局，國內科研機構、商業公司需要更加積極主動地進行3D打印技術的研發、生產以及專利布局，這樣才能夠在未來的3D打印領域占據一席之地。未來，國內科研機構和商業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、高品質電子槍及高速掃描系統、大功率激光掃描振鏡、陣列式高精度噴嘴/噴頭，促進國內的3D打印技術達到國際先進水平，并逐步取得國際市場的市場份額。