3D打印研究態勢分析及產業發展建議研究

李柳杰 陸桂軍 董婷梅

摘? 要：基于科技情報分析工具，文章通過對3D打印的論文信息、專利信息進行分析，指出我國已成為世界上3D打印專利申請數量最多的國家，3D打印技術研發水平快速提升，但目前廣西的3D打印技術研究仍處于起步階段;并從制訂廣西增材制造產業動態發展規劃、大力構建和完善3D打印產業生態系統、借助產學聯合建立廣西3D打印試點、依托重大項目培育廣西3D打印龍頭企業、加強3D打印技術人才隊伍建設和培養等5個方面提出推進廣西3D打印產業發展的建議。

關鍵詞：3D打印;科技情報;專利分析;發展建議

中圖分類號：TP391.7? ? ?文獻標識碼：A

3D Printing Research Situation Analysis and Research on Development Suggestions

Li Liujie? Lu Guijun? Dong Tingmei

（Guangxi Science and Technology Information Institute，Guangxi，Nanning，530022）

Abstract：China has become the country with the largest number of 3D printing patent applications in the world，and the level of 3D printing technology research and development has developed rapidly，and the current 3D printing technology in Guangxi Research is still in its infancy by analyzing of 3D printed paper information and patent information based on the scientific and technological information analysis tools.Then putting forward suggestions for development of Guangxi 3D printing industry from formulating the dynamic development plan of Guangxi additive manufacturing industry，vigorously building and improving the 3D printing industry ecosystem，establishing Guangxi 3D printing pilot with the aid of industry and academia，fostering Guangxi's leading 3D printing enterprises rely on major projects，Building and training 3D printing technology talent team.

Key words：3D printing;Technology information;Patent analysis;Development proposals

3D打印是一種快速成型技術，具有加工速度快、周期短、精度高、設計自由性強、產品質量穩定等優點，被認為是“第三次工業革命”的技術代表[1-4]。在廣西實施的創新驅動發展戰略中，明確提出了要將3D打印打造成為廣西智能制造業先導產業的目標[5]。因此，開展3D打印論文數據、專利數據分析，明晰3D打印技術的發展趨勢，對廣西推動3D打印產業發展具有一定的參考意義。

一、3D打印論文信息分析

利用智立方·知識資源服務平臺，以“3D打印”或“增材制造”作為題名或關鍵詞搜索2000—2019年的期刊文章、學位論文、會議論文，共搜到期刊文章6368篇、會議論文749篇、學位論文382篇。

（一）發文量和被引量分析

由圖1可以看出，3D打印在我國是一門新興學科。在2013年以前，國內每年發表關于3D打印的論文只有零星幾篇，甚至在2002年至2009年及2011年，無人發表相關論文。從2013年起，我國3D打印論文發表數量每年都呈現出爆發式增長，在短短7年時間里，年論文發表量由2012年的5篇增長至2019年的1931篇。

（二）3D打印涉及的主要學科分析

由表1可以看出，目前國內關于3D打印的研究主要集中在自動化與計算機技術、醫藥衛生、機械工程、金屬學及工藝4個領域，其中自動化與計算機技術、醫藥衛生是重點研究領域，發文量分別為1801篇、1447篇，兩者合計超過3D論文總發文量的40%。

（三）3D打印研究的發文機構分析

在發文機構方面，發文量排在前十的機構全部是高校，說明我國關于3D打印的研究主要集中在高校，其中西安交通大學的發文量最高，達到了120篇，其研究的方向以金屬學及工藝、經濟管理領域為主。排名前十的發文機構中，有9家機構的研究涉及金屬學及工藝領域，1家機構的研究涉及醫藥衛生領域，2家機構的研究涉及一般工業技術領域，2家機構的研究涉及機械工程領域，5家機構的研究涉及經濟管理領域。

二、3D打印產業專利信息分析

以“3D打印”作為關鍵詞在incoPat檢索申請日在2000年1月1日至2018年12月31日之間的國內外專利，共檢索到專利40474項。其中，中國專利28494件，已成為全球申請3D打印專利數量最多的國家;其次是美國以3230件排在第2位，韓國以2552件排在第3位，第4至第10位分別為世界知識產權組織1874件、歐洲專利局1455件、日本711件、英國409件、德國299件、俄羅斯214件、加拿大194件。

（一）專利申請及公開趨勢分析

圖2為2001年至2018年3D打印專利的申請數量和公開數量，由圖可以看出從2012年起，3D打印的專利申請量呈爆發式增長，這與3D打印論文發表的爆發期一致，說明從2012年起3D打印技術領域研究有了較大突破，引起了國內外學者的廣泛關注，3D打印技術的相關研究成為熱點，專利申請量快速增長。2018年，3D打印的專利申請量有所下降可能是由于發明專利一般在申請后3—18個月才公開，導致采集的數據不全。

（二）專利技術分布分析

由圖3可以看出，3D打印技術專利主要集中在B部（作業、運輸），前十中涉及的小類有B33Y、B29C、B22F、B28B，分別占總申請量的58.5%、52.9%、12.8%、3.7%。其余3D打印相關專利分別分布在C部（化學、冶金）、A部[人類生活必需（農、輕、醫）]和G部（物理）。由此可以看出目前關于3D打印技術的專利更多集中在制作工藝和原材料制備上，在其他技術領域相對較少。

（三）專利技術國民經濟構成

由圖4可以看出，按國民經濟行業分類劃分，我國3D打印專利技術全部歸屬于制造業，其中以C26化學原料和化學制品制造業的比重最高，達到了53%;其次是C31/32基本金屬的制造，占12%;C35專用設備制造業占7%，C34通用設備制造業占6%，前4位占總專利數的比例超過了3/4。

（四）申請人排名

由圖5和表3可以看出3D打印專利申請量最多的申請人是HEWLETT PACKARD DEVELOPMENT COMPANY LP（惠普），專利申請總量達到了517件，同時惠普也是最早開始3D打印專利布局的公司之一，其從2012年就開始申請3D打印相關專利，在2016年達到頂峰值，年專利申請量為191件，但在隨后的兩年中，專利申請量有所下降。排在第2位的是XYZPRINTING INC，雖然XYZPRINTING INC申請3D打印專利的起步較晚，但是勢頭強勁，在2017年年專利申請量達到最高值193件，是單年年專利申請量最多的專利申請人。目前，XYZPRINTING INC專利申請總量已達461件，預計將很快超過惠普，成為3D打印專利申請量最多的申請人。西安交通大學是國內3D打印專利申請最多的申請人，也是全球專利申請量第4的申請人，專利總申請量為259件，從2013年開始申請3D打印專利。

（五）中國3D打印專利申請人類型構成

由圖6可以看出，在中國，企業已成為3D打印專利申請的主力軍，企業3D打印專利申請占專利申請總數的60%。但是在中國專利申請人前十中，中國企業只占2位，且都在前十中下游位置，說明中國的3D打印龍頭企業圍繞3D打印的專利布局還有待提高。

（六）中國專利申請省市排名

由圖7可以看出，在國內，申請3D打印專利最多的省份是廣東，專利申請總量達到5494件，廣東3D打印技術的專利布局領先全國。江蘇、浙江、北京、上海、四川、安徽、陜西、山東、福建分列2至10位。從排名可以看出，國內經濟發達的省市都十分注重3D打印產業的專利布局，支持本地區的3D打印產業發展。

三、廣西3D打印專利信息分析

以“3D打印”作為關鍵詞在incoPat檢索申請日在2018年12月31日前且申請人區域屬于廣西的專利，共檢索出539件。廣西3D打印專利數據分析如下：

一是在專利申請趨勢方面。廣西3D打印專利申請自2013年起，當年專利申請量僅有14件，隨后每年逐漸增加，2014年至2016年的年專利申請量分別為18件、50件、176件;在2017年廣西3D打印專利申請量達到最高值，為203件;由于發明專利一般在申請后3-18個月才公開，因此廣西2018年3D打印專利申請數量有明顯下降，只有78件。

二是在專利申請技術構成方面。廣西申請3D打印專利的技術構成基本與全國的技術構成一致，B33Y、B29C、C08L、C08K分列第1至第4位，分別占廣西專利申請總量的73.6%、38.8%、23.0%、22.3%，但是相較于全國的專利技術構成，廣西3D打印專利申請的技術多元化分布不足。

三是在專利申請人方面。企業是廣西3D打印專利申請的主要群體，專利申請總量達到了327件，占廣西專利申請總量的60.7%。在廣西前十專利申請人中，有5個是企業，它們分別是廣西豐達三維科技有限公司、廣西筑夢三體科技有限公司、南寧夢幻三體環保科技有限公司、柳州市柳晶科技股份有限公司、廣西慧思通科技有限公司，分列第1、第2、第4、第5和第9位。但是廣西企業對3D打印專利的申請起步較晚，在前十申請人中，最早的廣西筑夢三體科技有限公司和南寧夢幻三體環?？萍加邢薰?，都是從2016年才開始申請3D打印方面的專利。高校是廣西3D打印專利申請的第二大群體，也是廣西最早開始申請3D打印專利的群體。在廣西最早申請3D打印專利的高校是桂林電子科技大學，其從2013年開始申請3D打印專利。廣西科研院所申請3D打印專利的數量極少，只有4件，說明廣西科研院所對3D打印領域研究的熱情不高。

四、廣西發展3D打印產業的建議

（一）制訂廣西增材制造產業動態發展規劃

目前，國家和大多數3D打印產業發達的地區都制訂了本地區的增材制造產業發展推進規劃。廣西3D打印產業市場仍處于萌芽期，更應充分考慮廣西現階段3D打印產業的發展特點，根據國家增材制造產業發展推進計劃，借鑒區外先進省市的成功經驗，重點圍繞廣西發展較好的幾個技術領域（如生物醫學、先進制造等），制訂符合廣西實際的3D打印產業發展動態規劃。

（二）大力構建和完善3D打印產業生態系統

廣西3D打印企業仍處在單打獨斗的初級發展階段，中低端市場惡性競爭嚴重，產業整合度較低，相關行業協會、研發平臺尚未建立，企業合作、技術研發和推廣應用還處于無序狀態。因此，迫切需要整合廣西現有的3D打印資源，聯合廣西區內相關企業，初步構建一個或幾個完整的3D打印產業微生態系統，從上游材料到中游設備，再到下游應用，實現廣西區內自給自足，然后逐漸向其他行業輻射，最終形成完整的3D打印產業生態系統。

（三）借助產學聯合建立廣西3D打印試點

依托桂林電子科技大學、廣西大學、廣西科技大學等高校多學科融合的優勢，在南寧、桂林、柳州等地開展3D打印研究試點建設，對重大研究和產業發展進行布局，致力于建立3D打印產業集群，打造具有廣西特色的3D打印研究基地和產業園區。

（四）依托重大項目培育廣西3D打印龍頭企業

為在高端制造業領域占據有利位置，需要對廣西3D打印龍頭企業予以支持，如補貼研發投入、提供政策優惠、輔助攻克關鍵技術等。通過實施一系列示范工程和重大項目推動廣西3D打印技術的突破，實現核心關鍵技術自給自足。

（五）加強3D打印技術人才隊伍的建設和培養

一是加強高層次3D打印技術人才建設，包括廣西區外高層次人才引進和區內領軍人才重點項目扶持培養;二是鼓勵高校開設3D打印技術相關專業或課程;三是鼓勵企業、科研院所與高校合作，鼓勵學生到企業實踐、實習，培養更多的3D打印專業性人才。

參考文獻：

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[3]王靜蘊.3D打印對設計及制造業所帶來的深刻變革[J].中國高新科技，2018（1）：30-32.

[4]羅雨絲，武澤孟.3D打印技術應用現狀及其展望[J].科技論壇，2019（10）：111-113.

[5]中共廣西壯族自治區委員會 廣西壯族自治區人民政府關于實施創新驅動發展戰略的決定[EB/OL].（2016-12-16）[2020-04-25].http：//www.gxzf.gov.cn/xwfbh/2016xwfbh/gxsscxqdfzzljd/bjcl/201612/t20161216_492764.htm.