3D打印技術的研究趨勢

研究重點是3D打印快速成型技術所需的光固化成型材料、金屬粉末粘結材料、陶瓷材料的快速成型技術、模具鑄造、光固化技術、圖像信息處理、光束干涉固化技術、熱塑性材料加熱工藝等。此外，專利地圖上灰色區(qū)域的大量專利，表達的技術主題是包含數據控制系統(tǒng)、基于web服務器的網絡架構、網絡服務傳感器等方面的計算機數據處理技術，工作臺移動控制，疊層制造等技術。
總體分析可知，目前3D打印快速成型的研究重點在3D打印的成型技術、打印材料、打印工藝流程、立體圖像信息處理、模具鑄造、感光技術、電腦控制系統(tǒng)等方面，通過打印材料的不同來擴大3D打印技術的應用領域。可以預測新材料研制、工藝流程優(yōu)化、打印設備精準度控制等在生物醫(yī)學、服裝、食品等行業(yè)的創(chuàng)造性應用將是未來的研究趨勢及技術空白點。

通過對國內外3D打印領域的專利申請趨勢、專利權人、技術主題、專利引證等因素的分析，研究了該領域的整體發(fā)展態(tài)勢，可知國外3D打印技術發(fā)展已趨于成熟，國內則還有一定的差距。主要結論如下：
a．國外3D打印已經歷萌芽期、穩(wěn)步增長期和快速增長期，目前處在技術相對成熟期，相應的技術已經大規(guī)模市場化，美國已經基本形成產業(yè)鏈。國內較國外發(fā)展相差近10年，處在該領域的快速成長期，技術分布范圍擴大，向產業(yè)化階段邁進。我國需加強創(chuàng)新國外3D打印快速成型技術主題地形圖研發(fā)、技術引進和投入，爭取在未來的市場競爭中占據有利位置。
b．國外專利權
人以企業(yè)為主，注重企業(yè)間的合作，其專利權人之間已經形成產業(yè)協同發(fā)展的模式。國內專利權人以高校和科研機構為主，缺少大型獨立研發(fā)的企業(yè)，且合作意識不強，企業(yè)之間缺少交流。國內需要借鑒美國3D打印企業(yè)的運營模式，要將研發(fā)重點移向技術應用，加大產學研合作，加大扶植重點企業(yè)的研發(fā)，突破“校園模式”，向市場和產業(yè)化轉變。
c．3D打印關鍵技術主要掌握在美國、日本及歐洲國家，其中美國的3D公司和z公司的3D打印技術應用研究最成熟，主要技術優(yōu)勢是彩色三維打印的實現以及擁有的熔融材料高分辨選擇性逐層噴射的關鍵技術，也是進行市場化的領先者。在華申請的專利技術主要是打印設備、成型方法、成型制品。中國在激光直接加工金屬的工藝方面發(fā)展快速，3D打印在中國具有巨大的發(fā)展機遇。
d．3D打印的核心技術主要集中在新材料的開發(fā)、新成型技術、模型制作、打印頭的精準度控制等方面，這些技術之間關系密切，都是實現3D打印不可缺少的組成部分。但該技術的核心，也是“顛覆制造業(yè)”的重要因素就是材質，只有進行更多新材料的開發(fā)才能拓展3D打印技術的應用領域，因此也視為3D打印機突破創(chuàng)新的關鍵點和難點所在。
e．目前技術研發(fā)的空白點主要是打印材料、成型技術創(chuàng)新和產業(yè)應用等方面。包括更為多樣的3D打印材料，如生物活性材料、傳感器及晶體管材料；打印成型新工藝，如并行打印、連續(xù)打印、大件打印、多材料打印；設計和生產控制軟件的集成化，實現遠程在線制造的新工藝。產業(yè)應用表現在拓展3D打印技術在生物醫(yī)學、食品、服裝等更多行業(yè)領域的創(chuàng)造性應用，不斷擴展其專利技術的深度及廣度。

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