淺談IPC/CPC分類體系在3D打印檢索實踐中的應用

徐 寧

一、前言

3D 打印制造技術是指依據計算機的三維設計和三維計算，通過軟件和數控系統將特制功能材料逐層堆積固化的成形制造技術，與過去通過零件拼裝及切割、焊接技術制造產品的傳統制造業有很大不同。3D 打印起源于上世紀80 年代出現的快速原型制造技術，也被稱之為堆積制造、增材制造、添加制造，被《經濟學人》雜志譽為第三次工業革命。美國專門從事3D 打印的市場咨詢公司Wohlers Associates 發布的《沃勒斯報告2020》指出，2019 年全球增材制造產品和服務收入達到118.67 億美元，與2018 年相比增長了21.2%，這是全球增材制造行業收入首次突破100 億美元。

近年來，在政府和行業的推動下，3D 打印技術在我國得到了蓬勃 的發展。尤其自2010 以來，3D打印技術的專利數量在我國得到井噴式爆發。截止2020 年8 月底，在VEN 數據庫中，我國3D 打印技術專利數量占到了全世界超過一半的數量，幾乎我國所有的相關專利申請日都在2010 年之后，并呈逐年增長的態勢。如何高效全面地對3D 打印專利技術進行檢索成為廣大從業者需要認真考慮的問題。

國際專利分類（IPC）是目前唯一國際通用的專利文獻分類和檢索工具，為了有利于專利文獻的共享與交流，各專利局對其公開的專利文獻都必須按照IPC 分類原則給出相應的IPC 分類號。IPC 這一特點是其他任何一個分類體系所不具有的，這為通過IPC檢索絕大部分專利文獻提供了可能性，但是如何正確地選擇分類號需要一定的檢索經驗，并且分類號的擴展方面更需要對相關領域的分類號有一定的了解。

聯合專利分類（CPC）是歐洲專利局（EPO）和美國專利商標局（USPTO）在IPC 架構的基礎上共同開發的新的專利分類體系。CPC 對IPC 進行了細分和擴展，綜合了IPC、ECLA 和UC 等現有分類體系的優點，具有分類較細、多重分類、更新及時等特點①吳洪雨.CPC-向全球化專利系統邁進的分類系統[J].分類資訊，2012(6):1-6.。簡而言之，CPC 對快速檢索和精確篩選專利文獻是非常有益的。本文嘗試對3D 打印技術的檢索實踐的難點進行分析，梳理IPC 和CPC 分類的變遷和現狀，并通過具體案例探討IPC/CPC 分類體系的具體應用。

二、3D 打印技術檢索難點

近年來不斷有3D 打印技術發明專利進入審查階段，相關案件的檢索一直是審查員的難題，突出的原因在于以下兩個方面。

（一）領域交叉、技術新穎

雖然于上世紀90 年代我國少數高校就開始對3D打印技術開展了小范圍的研究和應用，但是直到近幾年才見諸于各大媒體和學術圈，受到產業界的重視。對絕大部分的審查員而言，3D 打印技術是其在高校階段從未學習研究過的新技術，相關基礎知識欠缺，導致他們難以迅速理解說明書的技術方案，也就難以準確把握發明構思。

3D 打印技術之所以能夠引起制造業的大變革，一個突出的原因是其綜合了計算機控制技術、材料成型技術、材料化學這三大學科于一體，并隨著三大學科的進步而不斷提升3D 技術的整體應用水平，因此3D 打印技術是前述三個學科的交叉技術。對于普通工科技術背景的實質審查員而言，難以在短期內迅速掌握另外兩大學科的普通技術知識，這也導致3D 打印技術專利申請普遍較難理解的原因。

（二）IPC 分類體系長期缺位

3D 打印技術的專利大多數被分類到B29C67/00，B29C67 大組下沒有更加合適的小組可以表達3D 打印技術，B29C67/00 表示未被B29C39/00-B29C65/00，B29C70/00 或B29C73/00 所覆蓋的成型技術，從B29C67/00 的表述中可以看出IPC 分類體系未能體現出3D 打印技術，分類員將3D 打印技術劃分至B29C67/00 看起來是無奈之舉。

距離上次更新時隔近6 年后，世界知識產權組織終于在2015 年1 月更新了IPC 分類表，特別增加了B33Y 這一小類來體現出3D 打印技術。更新后的IPC分類體系稍有進步，但是仍然不能從廣度和深度兩個方面囊括3D 打印的技術主題，B33Y 系列下的分類號僅僅簡單劃分了3D 打印設備、3D 打印工藝、3D打印原料等籠統的技術主題，對于具體的設備構成或工藝步驟沒有進行細分，這就造成使用相關分類號進行檢索時數據量過大、篩選壓力大、檢索效率低。

三、3D 打印技術領域IPC/CPC 分類體系的特點

（一）3D 打印技術初期CPC 分類

有鑒于IPC 分類號對3D 打印技術分類的缺位，CPC 分類體系給出了詳細的細分類。初期的CPC 分類體系中3D 打印技術也大量的被劃分入B29C67 下面。但是相對于給出B29C67/00 這樣IPC 的無奈之舉，B29C67 下面存在大量的涉及3D 打印技術的細分類。初期，B29C67 下的CPC 分類如圖1②徐寧等.CPC 分類體系在3D 打印領域檢索實踐的應用[J].專利審查與實踐，2017(3):177-184.所示。

圖1 3D打印領域的初期CPC分類

從圖1 可以看出，B29C67 下的CPC 分類相比IPC 分類存在大量的細分類，直接涉及到3D 打印技術的各個技術主題，如固體打印、液體打印、固液打印等，基本囊括了主流的3D 打印技術，相比同時期的IPC 分類體系存在很大的進步。

同時，B33Y 在CPC 分類體系和IPC 一樣籠統，并無細分之處。然而，在CPC 分類的標注部分明確B33Y 是3D 打印技術的強制性補充分類，因此使用該B33Y 可以在一定程度上提高檢索效率。

（二）3D 打印技術IPC 和CPC 分類更新

2017 年1 月，世界知識產權組織對3D 打印領域IPC 分類作出重大調整，新增了B29C64 大組，該大組表示“增材制造”，下設4 個一點組，分別表示工藝、設備、輔助操作/設備、支撐3D 物品。特別是在“工藝”、“設備”、“輔助操作/設備”中新增了多個小組，涵蓋了典型的3D 打印技術主題。

更新后的IPC 分類表中的B29C64 相比CPC 分類表中的B29C67 有很大的進步，不僅內容更加深入，如一點組B29C64/20 囊括若干三點組和四點組，而此時CPC 分類表中B29C67 中僅有B29C67/0085 粗略地表示設備。同時更新后的IPC 分類表中B29C64 在技術主題的廣度上也有明顯的進步，尤其是新增了一點組B29C64/30“輔助操作/設備”，且下設多個三點組，對3D 打印技術主題進行了更加廣闊的分類。

在IPC 分類作出重大更新的情況下，CPC 相應做出了調整。目前CPC 分類表中對B29C67 已經不再涉及3D 打印，且新增了B29C64 對3D 打印進行分類。CPC 分類表中對B29C64 的細分類現狀與IPC 的相同，后續的變化需要進一步的關注。

（三）3D 打印技術IPC/CPC 分類解讀

B29C64 下的IPC/CPC 分類體系對3D 打印技術存在大量的細分類，這些細分類囊括了目前主要的3D 打印技術主題，如圖2 所示。由于3D 打印技術的領域交叉、技術新穎的特點，有必要對3D 打印領域IPC/CPC 的分類體系進行技術解讀，以達到更新技術知識、掌握CPC 分類特色的目的。

從圖2 可以看出，目前的IPC/CPC 分類B29C64囊括了主要的3D 打印技術主題，其中的工藝B29C64/10 細分為多個具體的增材制造技術，如三點組B29C64/118 即為FDM 技術、三點組B29C64/121即為SLA 技術并進一步細分了四點組來描述具體固化用光源，三點組B29C64/153 即為SLS 或SLM 技術，圖中未示出的二點組B29C64/165 即為3DP 技術。

圖2 相對于圖1 的主要變化在于新增了設備的分類，如二點組B29C64/205 鋪層設備，二點組B29C64/264 輻射固化設備，二點組B29C64/227 驅動設備。此外，圖2 的變化還在于對3D 打印前期和后期的輔助性技術進行了定義，如二點組B29C64/35 清潔等。

圖2 3D打印技術IPC/CPC分類架構（部分）

更新后的IPC/CPC 分類體系能夠極大促進檢索效率。審查員等相關從業者在檢索時，首先確定檢索的主題屬于上游原料、中游打印或下游后處理技術，其次確定中游打印技術中3D 打印類型，最后確定檢索設備或工藝，極大地提高了各類主題的檢索效率。

但是必須看出，對于一些雖然專利申請量不大但非常受學術界、產業界重視的3D 打印技術并沒有出現在最新的IPC/CPC 分類體系里，特別是微納尺度打印、雙光子3D 打印、CLIP 連續液體界面提取技術等。相信隨著IPC/CPC 分類體系的更新，很快會不斷出現表示新技術主題的分類號，這需要引起審查員和分類員等從業者的注意。

四、IPC/CPC 在3D 打印領域的檢索應用

根據上述CPC 分類體系的分析，以下將結合典型案例，針對3D 打印領域如何利用IPC/CPC 分類號高效檢索以及全面檢索進行探討說明。

該案例權利要求：

基于多段溫度控制的熔絲沉積成型3D 打印噴頭，包括打印噴頭和設于其外部的加熱裝置；其特征在于，打印噴頭內部的成型室根據絲狀打印材料進入、熔融直到被擠出，打印的順序被分為入絲段、過渡段、熔融段、打印擠出段四個部分；所述加熱裝置分為三段，并對應安裝于成型室過渡段、熔融段和打印擠出段的外側；每段加熱裝置均包括獨立的電加熱器和溫度傳感器，且分別通過信號線與FDM 打印噴頭多段溫度控制模塊相連，由該模塊對各段加熱裝置分別控制以實現對成型室各段溫度的分別控制。

圖3 描述了多段溫度控制的3D 打印噴頭的結構。

圖3 案例中的3D打印噴頭

（一）理解發明

在熔絲沉積成型（FDM）過程中，經常出現停頓過程以實現打印路徑轉移、打印噴頭切換等，這樣在正常打印的停頓時間內由于熔融的打印材料過多會出現溢出問題，時間過長則靠近進絲口的材料冷卻后會出現堵塞打印噴頭及斷絲等嚴重故障而使得打印過程失敗，影響產品質量。

該發明要解決的問題在于提供一種新的FDM 打印噴頭，實現打印絲材由送絲機構送至噴頭的成型室被加熱到熔融態的直到擠出成型漸變過程中打印噴頭各段溫度的漸變控制，保證打印材料在噴頭及打印室內時刻保持可打印狀態，不會出現單一打印溫度控制出現的溫度過高或過低造成的坍塌等問題，提高FDM 成型質量。

（二）檢索思路及策略確定

該申請屬于3D 打印技術中的FDM 技術，從圖2 可以看出相關的CPC 分類號是B29C64/118，且該申請涉及到打印噴頭，即3D 打印的設備，因而還涉及到CPC 分類號B29C64/209。由于B33Y 是強制性的補充分類，且由于該案涉及設備和工藝，因此可以進一步確定出相關的CPC 分類號為B33Y10/00，B33Y30/00。

根據以上分析，在SIPOABS 庫中檢索過程如下：

未檢索到對比文件，經研究發現原因在于以上的CPC 分類號更新較晚，篩選的文獻公開日較新。為了防止漏檢，還得使用初期CPC 分類進行進一步檢索。

從圖1 可以看出相關的CPC 分類號是B29C67/0059，且該申請涉及到打印噴頭，即3D 打印的設備，因而還涉及到CPC 分類號B29C67/0085

確定對比文件1（US2012018924A1），重點閱讀該專利文獻，可以看出該文獻公開了多段溫度控制的FDM 液化器，實施例中公開了兩段溫度控制，且進一步說明可以有2-10 段的溫度控制，因此這就公開了該申請的發明構思，可以破壞權利要求1 的創造性。圖4 展示了與該申請類似的多段溫度控制的液化器（即該申請的打印噴頭）。

圖4 液化器結構

（三）案例啟示

第一，確定該申請的3D 打印技術屬于哪種門類，從而快速確定相應的IPC/CPC 分類號中的位置。同時，B33Y 雖然分類較為籠統，但是屬于強制分類，可以配合使用。

第二，由于最新的IPC/CPC 分類號目前尚沒有覆蓋至所有專利文獻，需要配合初期的IPC/CPC 分類，如B29C67 系列進行全面檢索。

五、結語

檢索是實質審查中的重要環節，而分類號是檢索過程中的重要手段。目前，3D 打印領域CPC 分類和IPC 分類相比以往已有很大的進步，但仍存在分類不夠全面、公開日較早文獻覆蓋不全等問題，檢索時需要借助早期的分類號或者關鍵詞進行全面檢索。相信隨著IPC/CPC 分類體系和文獻標引的全面深入推進，借助IPC/CPC 將能夠實現3D 打印領域更加高效全面的檢索。