數字光處理（DLP）3D 打印技術專利分析

王 浩 田佳陽（等同第一作者）

（國家知識產權局專利局專利審查協作天津中心，天津300300）

數字光處理（DLP）3D 打印技術，屬于“液態樹脂光固化成型”中的重要一類，DLP3D 技術由SLA 技術發展而來，它采用高分辨率的數字處理器投影儀替代SLA 激光來逐層光固化液態聚合。[1]由于采用數字處理投影儀來引入光源，該種成型方法可以實現每層成型給一個面，因此，該種成型方法比同類SLA 技術要快。[2]同時，該種技術成型精度高，在材料屬性、細節和表面粗糙度等方面可達到注塑成型的精度。基于DLP 技術發展出的3D 打印系統由以下幾部分組成：DLP 投影系統、機械運動系統以及具有控制和運算能力的主控系統。DLP 投影技術中使用的數字微鏡器件(digital micro-mirror device，DMD)芯片為該類型3D 打印的提供光源，在選擇芯片型號時要根據打印尺寸、打印精度、打印速度以及光源波長選擇適合的芯片。

1 數據來源與研究方法

為了研究數字光處理3D 打印相關專利技術的發展情況，結合專利審查工作經驗，筆者通過比較準確的關鍵詞，在國家知識產權局S 系統中的CNABS、DWPI 和SIPOABS 數據庫中進行檢索。在國際專利分類表（IPC）中，數字光處理（DLP）3D 打印技術的分類號比較集中，主要集中在為B29C64、B29C67、B33Y 中，以上分類號涵蓋了數字光處理（DLP）3D 打印技術的所有專利。在以上分類號的基礎上，以數字光處理、數字光、digital light、digital light processing、DLP 等關鍵詞進行限定，得到相關專利申請數據。獲得檢索結果后進行降噪處理，采用不同的檢索方式以及各種算符命令確保檢索的全面性以及準確性，并利用S 系統的統計命令和Excel 對該領域的全球專利申請數據和中國專利申請數據進行統計分析。截止到2019 年5 月16 日，全球關于數字光處理（DLP）3D 打印技術的專利數量擁有1071 件。

2 全球專利申請概況

圖1 全球申請量趨勢

圖2 國內主要申請人

在國際專利分類表（IPC）中，數字光處理（DLP）3D 打印技術的分類號比較集中，主要集中在為B29C64、B29C67、B33Y 中，以上分類號涵蓋了數字光處理（DLP）3D 打印技術的所有專利。在以上分類號的基礎上，以數字光處理、數字光、digital light、digital light processing、DLP 等關鍵詞進行限定，得到相關專利申請數據，截止到2019 年5 月16 日，全球關于數字光處理（DLP）3D 打印技術的專利數量擁有1071 件。

圖1 給出了20 世紀1996 年至今的數字光處理（DLP）3D 打印技術全球申請趨勢。參見圖1，不難看出，2000 年至2019 年數字光處理（DLP）3D 打印技術的全球專利申請量呈逐年增長趨勢，2013 年以前申請量較少，在此期間對數字光處理（DLP）3D打印技術的研究正處于起步階段。數字光處理（DLP）3D 打印技術發展晚于立體光固化（SLA）3D 打印技術，這是因為數字光處理硬件尚未不成熟，無法形成優于SLA3D 打印的精度及速度。隨著數字光投影硬件技術的不斷成熟，數字光處理（DLP）3D 打印技術得到了一定的硬件技術支撐，在2007-2013 年期間完成了充分理論和技術積累。從2014 年起，隨著增材制造技術在航空航天、特種工程材料領域的廣泛應用，全球申請量開始出現爆發式增長，并在2017 年達到最大申請量，隨后出現一定程度回落。這可能是該技術在全球范圍在制造精度、生產效率等方面出現了技術瓶頸，導致專利申請數量下降。

2014 之后中國的申請量尤為突出，國內申請量占到了全球申請量的一半以上。雖然中國在增材制造領域起步較晚，但隨著國家對高端制造業的逐步重視，我國在數字光處理（DLP）3D打印技術上取得了長足進步和發展。

3 國內重要申請人分析

圖2 給出了國內數字光處理（DLP）3D 打印技術的專利申請人類型分布。從圖中可以看出，與數字光處理（DLP）3D 打印技術的專利申請主要來自企業申請，占國內總申請量的61%。目前，由于特種材料的廣闊市場需求，企業參與、投入數字光處理（DLP）3D 打印技術研發的熱情較高。國內申請中，來自大專院校的申請占國內申請總量的26%。隨著高校科研隊伍的發展，各種大專院校承擔的國家或企業科研項目的數量也在逐年增長，特別是高端裝備制造業領域，企業也廣泛的開展與大專院校相關專業的橫向合作項目，這種項目合作為該領域的進一步發展儲備了人才。數字光處理（DLP）3D 打印技術的基本原理簡單，但在此基礎上進行具有突破性的技術改進需要設計較多交叉學科（光學、控制、圖像處理等）的專業知識的積累和實踐經驗，因而個人申請往往價值不高。

值得注意的是，3D 系統公司在我國也保有一定申請日較早的專利申請量，其專利價值較為突出，價值度9-10 的專利比重達到約75%，遠優于一般國內企業。這也在一定程度上反映了國內申請人與國外申請人相比在DLP3D 打印技術領域儲備及專利布局上還存在一定差距，在未來一段時間內，我國應根據市場需求在關鍵技術手段上進一步加大力度。

結束語

隨著我國產業結構的調整，我國高端制造業、特種加工技術等方面存在巨大市場。而數字光處理（DLP）3D 打印技術具有單層固化速度快、打印精度高、裝置結果簡單、穩定性好等優點，在制作高精度、結構復雜度高的特種制件方面具有獨特的優勢。目前，數字光處理（DLP）3D 打印技術的方向主要集中在：擴展DLP 打印原料、優化切片圖層處理方法、脫模方法、提高打印精度和效率、擴大用途、優化曝光方法等方面。同時，對于這種特種加工技術，我國應加大研發投資力度，促進與高校、研究院所與企業合作，以市場為導向引導高校等優質科研力量的研發方向，以優質科研力量促進市場的進一步擴大。隨著我國科技水平的不斷提高，數字光處理（DLP）3D 打印技術這種特種加工技術必然會進一步完善并廣泛應用，在我國經濟社會發展中體現高度價值。