3D打印研究态势分析及产业发展建议研究

李柳杰 陆桂军 董婷梅

摘  要：基于科技情报分析工具，文章通过对3D打印的论文信息、专利信息进行分析，指出我国已成为世界上3D打印专利申请数量最多的国家，3D打印技术研发水平快速提升，但目前广西的3D打印技术研究仍处于起步阶段;并从制订广西增材制造产业动态发展规划、大力构建和完善3D打印产业生态系统、借助产学联合建立广西3D打印试点、依托重大项目培育广西3D打印龙头企业、加强3D打印技术人才队伍建设和培养等5个方面提出推进广西3D打印产业发展的建议。

关键词：3D打印;科技情报;专利分析;发展建议

中图分类号：TP391.7     文献标识码：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术，具有加工速度快、周期短、精度高、设计自由性强、产品质量稳定等优点，被认为是“第三次工业革命”的技术代表[1-4]。在广西实施的创新驱动发展战略中，明确提出了要将3D打印打造成为广西智能制造业先导产业的目标[5]。因此，开展3D打印论文数据、专利数据分析，明晰3D打印技术的发展趋势，对广西推动3D打印产业发展具有一定的参考意义。

一、3D打印论文信息分析

利用智立方·知识资源服务平台，以“3D打印”或“增材制造”作为题名或关键词搜索2000—2019年的期刊文章、学位论文、会议论文，共搜到期刊文章6368篇、会议论文749篇、学位论文382篇。

（一）发文量和被引量分析

由图1可以看出，3D打印在我国是一门新兴学科。在2013年以前，国内每年发表关于3D打印的论文只有零星几篇，甚至在2002年至2009年及2011年，无人发表相关论文。从2013年起，我国3D打印论文发表数量每年都呈现出爆发式增长，在短短7年时间里，年论文发表量由2012年的5篇增长至2019年的1931篇。

（二）3D打印涉及的主要学科分析

由表1可以看出，目前国内关于3D打印的研究主要集中在自动化与计算机技术、医药卫生、机械工程、金属学及工艺4个领域，其中自动化与计算机技术、医药卫生是重点研究领域，发文量分别为1801篇、1447篇，两者合计超过3D论文总发文量的40%。

（三）3D打印研究的发文机构分析

在发文机构方面，发文量排在前十的机构全部是高校，说明我国关于3D打印的研究主要集中在高校，其中西安交通大学的发文量最高，达到了120篇，其研究的方向以金属学及工艺、经济管理领域为主。排名前十的发文机构中，有9家机构的研究涉及金属学及工艺领域，1家机构的研究涉及医药卫生领域，2家机构的研究涉及一般工业技术领域，2家机构的研究涉及机械工程领域，5家机构的研究涉及经济管理领域。

二、3D打印产业专利信息分析

以“3D打印”作为关键词在incoPat检索申请日在2000年1月1日至2018年12月31日之间的国内外专利，共检索到专利40474项。其中，中国专利28494件，已成为全球申请3D打印专利数量最多的国家;其次是美国以3230件排在第2位，韩国以2552件排在第3位，第4至第10位分别为世界知识产权组织1874件、欧洲专利局1455件、日本711件、英国409件、德国299件、俄罗斯214件、加拿大194件。

（一）专利申请及公开趋势分析

图2为2001年至2018年3D打印专利的申请数量和公开数量，由图可以看出从2012年起，3D打印的专利申请量呈爆发式增长，这与3D打印论文发表的爆发期一致，说明从2012年起3D打印技术领域研究有了较大突破，引起了国内外学者的广泛关注，3D打印技术的相关研究成为热点，专利申请量快速增长。2018年，3D打印的专利申请量有所下降可能是由于发明专利一般在申请后3—18个月才公开，导致采集的数据不全。

（二）专利技术分布分析

由图3可以看出，3D打印技术专利主要集中在B部（作业、运输），前十中涉及的小类有B33Y、B29C、B22F、B28B，分别占总申请量的58.5%、52.9%、12.8%、3.7%。其余3D打印相关专利分别分布在C部（化学、冶金）、A部[人类生活必需（农、轻、医）]和G部（物理）。由此可以看出目前关于3D打印技术的专利更多集中在制作工艺和原材料制备上，在其他技术领域相对较少。

（三）专利技术国民经济构成

由图4可以看出，按国民经济行业分类划分，我国3D打印专利技术全部归属于制造业，其中以C26化学原料和化学制品制造业的比重最高，达到了53%;其次是C31/32基本金属的制造，占12%;C35专用设备制造业占7%，C34通用设备制造业占6%，前4位占总专利数的比例超过了3/4。

（四）申请人排名

由图5和表3可以看出3D打印专利申请量最多的申请人是HEWLETT PACKARD DEVELOPMENT COMPANY LP（惠普），专利申请总量达到了517件，同时惠普也是最早开始3D打印专利布局的公司之一，其从2012年就开始申请3D打印相关专利，在2016年达到顶峰值，年专利申请量为191件，但在随后的两年中，专利申请量有所下降。排在第2位的是XYZPRINTING INC，虽然XYZPRINTING INC申请3D打印专利的起步较晚，但是势头强劲，在2017年年专利申请量达到最高值193件，是单年年专利申请量最多的专利申请人。目前，XYZPRINTING INC专利申请总量已达461件，预计将很快超过惠普，成为3D打印专利申请量最多的申请人。西安交通大学是国内3D打印专利申请最多的申请人，也是全球专利申请量第4的申请人，专利总申请量为259件，从2013年开始申请3D打印专利。

（五）中国3D打印专利申请人类型构成

由图6可以看出，在中国，企业已成为3D打印专利申请的主力军，企业3D打印专利申请占专利申请总数的60%。但是在中国专利申请人前十中，中国企业只占2位，且都在前十中下游位置，说明中国的3D打印龙头企业围绕3D打印的专利布局还有待提高。

（六）中国专利申请省市排名

由图7可以看出，在国内，申请3D打印专利最多的省份是广东，专利申请总量达到5494件，广东3D打印技术的专利布局领先全国。江苏、浙江、北京、上海、四川、安徽、陕西、山东、福建分列2至10位。从排名可以看出，国内经济发达的省市都十分注重3D打印产业的专利布局，支持本地区的3D打印产业发展。

三、广西3D打印专利信息分析

以“3D打印”作为关键词在incoPat检索申请日在2018年12月31日前且申请人区域属于广西的专利，共检索出539件。广西3D打印专利数据分析如下：

一是在专利申请趋势方面。广西3D打印专利申请自2013年起，当年专利申请量仅有14件，随后每年逐渐增加，2014年至2016年的年专利申请量分别为18件、50件、176件;在2017年广西3D打印专利申请量达到最高值，为203件;由于发明专利一般在申请后3-18个月才公开，因此广西2018年3D打印专利申请数量有明显下降，只有78件。

二是在专利申请技术构成方面。广西申请3D打印专利的技术构成基本与全国的技术构成一致，B33Y、B29C、C08L、C08K分列第1至第4位，分別占广西专利申请总量的73.6%、38.8%、23.0%、22.3%，但是相较于全国的专利技术构成，广西3D打印专利申请的技术多元化分布不足。

三是在专利申请人方面。企业是广西3D打印专利申请的主要群体，专利申请总量达到了327件，占广西专利申请总量的60.7%。在广西前十专利申请人中，有5个是企业，它们分别是广西丰达三维科技有限公司、广西筑梦三体科技有限公司、南宁梦幻三体环保科技有限公司、柳州市柳晶科技股份有限公司、广西慧思通科技有限公司，分列第1、第2、第4、第5和第9位。但是广西企业对3D打印专利的申请起步较晚，在前十申请人中，最早的广西筑梦三体科技有限公司和南宁梦幻三体环保科技有限公司，都是从2016年才开始申请3D打印方面的专利。高校是广西3D打印专利申请的第二大群体，也是广西最早开始申请3D打印专利的群体。在广西最早申请3D打印专利的高校是桂林电子科技大学，其从2013年开始申请3D打印专利。广西科研院所申请3D打印专利的数量极少，只有4件，说明广西科研院所对3D打印领域研究的热情不高。

四、广西发展3D打印产业的建议

（一）制订广西增材制造产业动态发展规划

目前，国家和大多数3D打印产业发达的地区都制订了本地区的增材制造产业发展推进规划。广西3D打印产业市场仍处于萌芽期，更应充分考虑广西现阶段3D打印产业的发展特点，根据国家增材制造产业发展推进计划，借鉴区外先进省市的成功经验，重点围绕广西发展较好的几个技术领域（如生物医学、先进制造等），制订符合广西实际的3D打印产业发展动态规划。

（二）大力构建和完善3D打印产业生态系统

广西3D打印企业仍处在单打独斗的初级发展阶段，中低端市场恶性竞争严重，产业整合度较低，相关行业协会、研发平台尚未建立，企业合作、技术研发和推广应用还处于无序状态。因此，迫切需要整合广西现有的3D打印资源，联合广西区内相关企业，初步构建一个或几个完整的3D打印产业微生态系统，从上游材料到中游设备，再到下游应用，实现广西区内自给自足，然后逐渐向其他行业辐射，最终形成完整的3D打印产业生态系统。

（三）借助产学联合建立广西3D打印试点

依托桂林电子科技大学、广西大学、广西科技大学等高校多学科融合的优势，在南宁、桂林、柳州等地开展3D打印研究试点建设，对重大研究和产业发展进行布局，致力于建立3D打印产业集群，打造具有广西特色的3D打印研究基地和产业园区。

（四）依托重大项目培育广西3D打印龙头企业

为在高端制造业领域占据有利位置，需要对广西3D打印龙头企业予以支持，如补贴研发投入、提供政策优惠、辅助攻克关键技术等。通过实施一系列示范工程和重大项目推动广西3D打印技术的突破，实现核心关键技术自给自足。

（五）加强3D打印技术人才队伍的建设和培养

一是加强高层次3D打印技术人才建设，包括广西区外高层次人才引进和区内领军人才重点项目扶持培养;二是鼓励高校开设3D打印技术相关专业或课程;三是鼓励企业、科研院所与高校合作，鼓励学生到企业实践、实习，培养更多的3D打印专业性人才。

参考文献：

[1]王坤，王京安，汤月，等.基于专利和科技论文的技术机会识别研究——以金属3D打印技术为例[J].科技管理研究，2018（7）：73-79.

[2]温金龙，顾吉仁.3D打印技术的优势及发展前景分析[J].科技资讯，2018（4）：99，101.

[3]王静蕴.3D打印对设计及制造业所带来的深刻变革[J].中国高新科技，2018（1）：30-32.

[4]罗雨丝，武泽孟.3D打印技术应用现状及其展望[J].科技论坛，2019（10）：111-113.

[5]中共广西壮族自治区委员会 广西壮族自治区人民政府关于实施创新驱动发展战略的决定[EB/OL].（2016-12-16）[2020-04-25].http：//www.gxzf.gov.cn/xwfbh/2016xwfbh/gxsscxqdfzzljd/bjcl/201612/t20161216_492764.htm.