国内主要高校3D打印技术研发与专利情况综述

庄丽丽国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心机械部

国内主要高校3D打印技术研发与专利情况综述

庄丽丽国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心机械部

本文介绍了3D打印技术的发展历程以及在未来制造业中的重要地位，并介绍了国内3D打印技术领域的主要研发团队、其专利申请量情况以及产业化情况。

3D打印；快速成型；专利

1 、前言

3D打印技术，是通过“打印机”采用分层加工、叠加成形的方式逐层增加材料来生成3D实体。这项技术自20世纪80年代中期出现以来，逐渐成为科研机构和商业公司的研发热点，该技术经历了由第一代的打印模型和开发模具到第二代生产航空航天领域的高精度功能性产品，现在已经进入第三代发展阶段，即将3D打印技术与物联网技术、大数据、云计算、机器人、智能材料等其他先进技术结合，成为智能制造平台的一部分。在《中国制造2025》规划中，3D打印机成为制造业转型升级的一个重要方向。政策的鼓励、产业空间的不断扩大都将有效推动3D打印技术实现爆发性增长。

知识产权资源在世界经济增长中所占份额是十分巨大的，西方国家许多大型跨国公司都十分注重实施企业知识产权战略。面对3D打印这一热点技术领域，我国科研机构和商业公司在该领域的知识产权保护十分必要。本文将分析国内3D打印技术领域主要申请人的专利申请量情况、核心发明人以及产业化情况，为国内科研机构和商业公司未来进行3D打印技术的研发和生产提供参考。

2 、国内3D打印技术

国内3D打印技术的发展从高校，如清华大学、华中科技大学、西安交通大学等开始研发，并逐渐有产业化公司出现。

2.1 华中科技大学

华中科技大学从2001年开始进行3D打印领域的专利申请，早期专利申请集中在快速制造设备和方法，如中国专利申请CN1283578A、CN1298780A、CN1476956A。自2005年开始，主要研究领域集中在零件、模具、高分子材料的激光和离子束制造设备和制造方法，尤其侧重于金属零件、高分子复合材料、陶瓷材料、高温塑料的3D打印制造以及设备中的软件和控制。目前华中科技大学在3D打印领域申请量有70余件，其中的核心发明人包括史玉升、曾晓雁、王泽敏、魏青松等。

以史玉升为核心的快速制造中心利用基础研究成果，通过武汉滨湖机电技术产业有限公司将3D打印技术进一步向商业化推进，该公司现已能够生产LOM、SLS、SLA、SLM、3DP等不同成型原理的3D打印设备，已经成长为目前较为成熟的3D打印技术自主研发和生产单位。

2.2 清华大学

清华大学3D打印技术起步较早，被业界誉为“中国3D打印第一人”的清华大学教授颜永年，在1990年前后就成立了国内首个快速成形实验室，并建立了清华大学激光快速成形中心。颜永年是清华大学申请的首个3D打印发明专利（公开号：CN1163807A）的发明人之一。自1997年开始，清华大学在3D打印领域的专利申请主要集中在通用制造设备、高精密制造设备、3D打印粉末材料制备技术、粉末喷头/铺平/供给设备、加工工艺改进方面，共申请3D打印领域专利40余件，其中的核心发明人包括林峰、颜永年、张婷、张磊等。

值得一提的是，以清华大学颜永年为核心的江苏永年激光成形技术公司同清华大学达成合作，形成了产学研的研发体系，推动了中国3D打印技术的基础研发和产业化。

2.3 西安交通大学

西安交通大学申请的第一件3D打印专利申请在1998年（公告号CN2293414Y，专利权已终止），现在已经累计申请相关专利90余件，其核心发明人包括卢秉恒、李涤尘、曹毅、田小永，杨春成等。自2006年开始，西安交通大学在3D打印领域的专利申请主要集中在塑料材料成形设备和方法、光固化装置、陶瓷材料成形工艺、彩色三维打印设备、送丝头/喷头等方面。

西安交通大学于1994年成立先进制造技术研究所，并以卢秉恒院士为学术带头人，同时作为陕西恒通智能机械有限公司的技术支持，该公司致力于研制和生产激光快速成型设备、快速模具设备及三维反求设备，实现了将西安交通大学在3D打印领域的基础研究成果向商业化产品方面的转化。

2.4 北京航空航天大学

北京航空航天大学王华明教授是激光增材制造领域专家，尤其在钛合金结构激光快速成形工艺、设备方面具有多年的研究经验，在大飞机等国家重大装备制造业领域做出了较高的研究成果，为3D打印在航空航天领域的应用做出了突破性贡献。北京航空航天大学在3D打印领域公开申请有8篇。

2.5 西北工业大学

西北工业大学在3D打印领域的专利申请自2003年开始，目前已有30余件专利申请，其核心发明人包括黄卫东、林鑫、于忠、于建政等。西北工业大学的研究方向包括非匀质器件的制造设备和方法、生物陶瓷材料3D打印设备、喷头结构等方面。

西北工业大学教授黄卫东在激光立体成形的专利方面已获得10余项专利，并通过与中航飞机股份有限公司合作，将3D打印研究成果用于航空领域的零件制造，使国内航空领域的制造装备达到了国际先进水平。

3 、未来3D打印技术展望

经过多年的基础研究和产业化生产，国内3D打印行业在设备、材料、软件等核心领域实现了一定程度的自给，但距离欧美的装备水平还有一定差距。尤其是自1997年开始，3D Systems和Stratasys分别作为申请人在国内申请专利均在60件以上，说明两大行业巨头已经在国内进行了专利布局，国内科研机构、商业公司需要更加积极主动地进行3D打印技术的研发、生产以及专利布局，这样才能够在未来的3D打印领域占据一席之地。未来，国内科研机构和商业公司应立足于突破增材制造专用材料和增材制造装备及核心部件，如细粒径球形钛合金粉末、高温合金、高性能陶瓷、光敏树脂、生物活性陶瓷材料以及大型激光/电子束制造装备、光固化成形装备、高品质电子枪及高速扫描系统、大功率激光扫描振镜、阵列式高精度喷嘴/喷头，促进国内的3D打印技术达到国际先进水平，并逐步取得国际市场的市场份额。