3D打印研究態(tài)勢分析及產(chǎn)業(yè)發(fā)展建議研究

李柳杰 陸桂軍 董婷梅

摘? 要：基于科技情報(bào)分析工具，文章通過對3D打印的論文信息、專利信息進(jìn)行分析，指出我國已成為世界上3D打印專利申請數(shù)量最多的國家，3D打印技術(shù)研發(fā)水平快速提升，但目前廣西的3D打印技術(shù)研究仍處于起步階段;并從制訂廣西增材制造產(chǎn)業(yè)動態(tài)發(fā)展規(guī)劃、大力構(gòu)建和完善3D打印產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)、借助產(chǎn)學(xué)聯(lián)合建立廣西3D打印試點(diǎn)、依托重大項(xiàng)目培育廣西3D打印龍頭企業(yè)、加強(qiáng)3D打印技術(shù)人才隊(duì)伍建設(shè)和培養(yǎng)等5個方面提出推進(jìn)廣西3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展的建議。

關(guān)鍵詞：3D打印;科技情報(bào);專利分析;發(fā)展建議

中圖分類號：TP391.7? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)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(shù)，具有加工速度快、周期短、精度高、設(shè)計(jì)自由性強(qiáng)、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是“第三次工業(yè)革命”的技術(shù)代表[1-4]。在廣西實(shí)施的創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略中，明確提出了要將3D打印打造成為廣西智能制造業(yè)先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)的目標(biāo)[5]。因此，開展3D打印論文數(shù)據(jù)、專利數(shù)據(jù)分析，明晰3D打印技術(shù)的發(fā)展趨勢，對廣西推動3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)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(wù)平臺，以“3D打印”或“增材制造”作為題名或關(guān)鍵詞搜索2000—2019年的期刊文章、學(xué)位論文、會議論文，共搜到期刊文章6368篇、會議論文749篇、學(xué)位論文382篇。

（一）發(fā)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(xué)科。在2013年以前，國內(nèi)每年發(fā)表關(guān)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(fā)表相關(guān)論文。從2013年起，我國3D打印論文發(fā)表數(shù)量每年都呈現(xiàn)出爆發(fā)式增長，在短短7年時間里，年論文發(fā)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(xué)科分析

由表1可以看出，目前國內(nèi)關(guān)于3D打印的研究主要集中在自動化與計(jì)算機(jī)技術(shù)、醫(yī)藥衛(wèi)生、機(jī)械工程、金屬學(xué)及工藝4個領(lǐng)域，其中自動化與計(jì)算機(jī)技術(shù)、醫(yī)藥衛(wèi)生是重點(diǎn)研究領(lǐng)域，發(fā)文量分別為1801篇、1447篇，兩者合計(jì)超過3D論文總發(fā)文量的40%。

（三）3D打印研究的發(fā)文機(jī)構(gòu)分析

在發(fā)文機(jī)構(gòu)方面，發(fā)文量排在前十的機(jī)構(gòu)全部是高校，說明我國關(guān)于3D打印的研究主要集中在高校，其中西安交通大學(xué)的發(fā)文量最高，達(dá)到了120篇，其研究的方向以金屬學(xué)及工藝、經(jīng)濟(jì)管理領(lǐng)域?yàn)橹鳌Ｅ琶笆陌l(fā)文機(jī)構(gòu)中，有9家機(jī)構(gòu)的研究涉及金屬學(xué)及工藝領(lǐng)域，1家機(jī)構(gòu)的研究涉及醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域，2家機(jī)構(gòu)的研究涉及一般工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，2家機(jī)構(gòu)的研究涉及機(jī)械工程領(lǐng)域，5家機(jī)構(gòu)的研究涉及經(jīng)濟(jì)管理領(lǐng)域。

二、3D打印產(chǎn)業(yè)專利信息分析

以“3D打印”作為關(guān)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(nèi)外專利，共檢索到專利40474項(xiàng)。其中，中國專利28494件，已成為全球申請3D打印專利數(shù)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(chǎn)權(quán)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(shù)量和公開數(shù)量，由圖可以看出從2012年起，3D打印的專利申請量呈爆發(fā)式增長，這與3D打印論文發(fā)表的爆發(fā)期一致，說明從2012年起3D打印技術(shù)領(lǐng)域研究有了較大突破，引起了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，3D打印技術(shù)的相關(guān)研究成為熱點(diǎn)，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(fā)明專利一般在申請后3—18個月才公開，導(dǎo)致采集的數(shù)據(jù)不全。

（二）專利技術(shù)分布分析

由圖3可以看出，3D打印技術(shù)專利主要集中在B部（作業(yè)、運(yùn)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(guān)專利分別分布在C部（化學(xué)、冶金）、A部[人類生活必需（農(nóng)、輕、醫(yī)）]和G部（物理）。由此可以看出目前關(guān)于3D打印技術(shù)的專利更多集中在制作工藝和原材料制備上，在其他技術(shù)領(lǐng)域相對較少。

（三）專利技術(shù)國民經(jīng)濟(jì)構(gòu)成

由圖4可以看出，按國民經(jīng)濟(jì)行業(yè)分類劃分，我國3D打印專利技術(shù)全部歸屬于制造業(yè)，其中以C26化學(xué)原料和化學(xué)制品制造業(yè)的比重最高，達(dá)到了53%;其次是C31/32基本金屬的制造，占12%;C35專用設(shè)備制造業(yè)占7%，C34通用設(shè)備制造業(yè)占6%，前4位占總專利數(shù)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(dá)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(guān)專利，在2016年達(dá)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(qiáng)勁，在2017年年專利申請量達(dá)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(dá)461件，預(yù)計(jì)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(xué)是國內(nèi)3D打印專利申請最多的申請人，也是全球?qū)＠暾埩康?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(gòu)成

由圖6可以看出，在中國，企業(yè)已成為3D打印專利申請的主力軍，企業(yè)3D打印專利申請占專利申請總數(shù)的60%。但是在中國專利申請人前十中，中國企業(yè)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(yè)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(nèi)，申請3D打印專利最多的省份是廣東，專利申請總量達(dá)到5494件，廣東3D打印技術(shù)的專利布局領(lǐng)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(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的省市都十分注重3D打印產(chǎn)業(yè)的專利布局，支持本地區(qū)的3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

三、廣西3D打印專利信息分析

以“3D打印”作為關(guān)鍵詞在incoPat檢索申請日在2018年12月31日前且申請人區(qū)域?qū)儆趶V西的專利，共檢索出539件。廣西3D打印專利數(shù)據(jù)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(dāng)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(dá)到最高值，為203件;由于發(fā)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(shù)量有明顯下降，只有78件。

二是在專利申請技術(shù)構(gòu)成方面。廣西申請3D打印專利的技術(shù)構(gòu)成基本與全國的技術(shù)構(gòu)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(shù)構(gòu)成，廣西3D打印專利申請的技術(shù)多元化分布不足。

三是在專利申請人方面。企業(yè)是廣西3D打印專利申請的主要群體，專利申請總量達(dá)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(yè)，它們分別是廣西豐達(dá)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(huán)?？萍加邢薰?、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(yè)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(huán)?？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(xué)，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(shù)量極少，只有4件，說明廣西科研院所對3D打印領(lǐng)域研究的熱情不高。

四、廣西發(fā)展3D打印產(chǎn)業(yè)的建議

（一）制訂廣西增材制造產(chǎn)業(yè)動態(tài)發(fā)展規(guī)劃

目前，國家和大多數(shù)3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)的地區(qū)都制訂了本地區(qū)的增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)規(guī)劃。廣西3D打印產(chǎn)業(yè)市場仍處于萌芽期，更應(yīng)充分考慮廣西現(xiàn)階段3D打印產(chǎn)業(yè)的發(fā)展特點(diǎn)，根據(jù)國家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計(jì)劃，借鑒區(qū)外先進(jìn)省市的成功經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)圍繞廣西發(fā)展較好的幾個技術(shù)領(lǐng)域（如生物醫(yī)學(xué)、先進(jìn)制造等），制訂符合廣西實(shí)際的3D打印產(chǎn)業(yè)發(fā)展動態(tài)規(guī)劃。

（二）大力構(gòu)建和完善3D打印產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)

廣西3D打印企業(yè)仍處在單打獨(dú)斗的初級發(fā)展階段，中低端市場惡性競爭嚴(yán)重，產(chǎn)業(yè)整合度較低，相關(guān)行業(yè)協(xié)會、研發(fā)平臺尚未建立，企業(yè)合作、技術(shù)研發(fā)和推廣應(yīng)用還處于無序狀態(tài)。因此，迫切需要整合廣西現(xiàn)有的3D打印資源，聯(lián)合廣西區(qū)內(nèi)相關(guān)企業(yè)，初步構(gòu)建一個或幾個完整的3D打印產(chǎn)業(yè)微生態(tài)系統(tǒng)，從上游材料到中游設(shè)備，再到下游應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)廣西區(qū)內(nèi)自給自足，然后逐漸向其他行業(yè)輻射，最終形成完整的3D打印產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。

（三）借助產(chǎn)學(xué)聯(lián)合建立廣西3D打印試點(diǎn)

依托桂林電子科技大學(xué)、廣西大學(xué)、廣西科技大學(xué)等高校多學(xué)科融合的優(yōu)勢，在南寧、桂林、柳州等地開展3D打印研究試點(diǎn)建設(shè)，對重大研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展進(jìn)行布局，致力于建立3D打印產(chǎn)業(yè)集群，打造具有廣西特色的3D打印研究基地和產(chǎn)業(yè)園區(qū)。

（四）依托重大項(xiàng)目培育廣西3D打印龍頭企業(yè)

為在高端制造業(yè)領(lǐng)域占據(jù)有利位置，需要對廣西3D打印龍頭企業(yè)予以支持，如補(bǔ)貼研發(fā)投入、提供政策優(yōu)惠、輔助攻克關(guān)鍵技術(shù)等。通過實(shí)施一系列示范工程和重大項(xiàng)目推動廣西3D打印技術(shù)的突破，實(shí)現(xiàn)核心關(guān)鍵技術(shù)自給自足。

（五）加強(qiáng)3D打印技術(shù)人才隊(duì)伍的建設(shè)和培養(yǎng)

一是加強(qiáng)高層次3D打印技術(shù)人才建設(shè)，包括廣西區(qū)外高層次人才引進(jìn)和區(qū)內(nèi)領(lǐng)軍人才重點(diǎn)項(xiàng)目扶持培養(yǎng);二是鼓勵高校開設(shè)3D打印技術(shù)相關(guān)專業(yè)或課程;三是鼓勵企業(yè)、科研院所與高校合作，鼓勵學(xué)生到企業(yè)實(shí)踐、實(shí)習(xí)，培養(yǎng)更多的3D打印專業(yè)性人才。

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