
图1 全球专利申请趋势图
截止2016年6月30日,关于熔融沉积技术的全球专利申请量为530项。从图1中可以看出,熔融沉积成型技术的申请量总体趋于增长趋势。2016年受专利申请公开的影响,未全部公开。
1989-1997年,专利申请数量比较少,申请数量保持在相对较低的水平。在这期间,申请人集中在美国,主要申请人是Stratasys公司,发明人主要是Stratasys公司创始人Scott Crump,专利主要涉及FDM装置,如专利US5121329A和US5340433A。其中专利US5121329A公开了熔融沉积技术的方法和装置,该专利被引用了468次,揭示了该专利在熔融沉积成型领域的重要性。而专利US5340433A提供了柔性细丝材料的供给装置的结构。
1998-2012年,专利申请呈现波动增长态势,期间专利申请的角度也从装置,扩充到FDM方法和材料。
2012年至今,专利申请呈爆发式增长。这可能由于市场经过萌芽期的培养,全球熔融沉积成型市场日渐火热,熔融沉积成型打印机厂商的数量急速增长。

图2 熔融沉积技术发展路线图
结合图1和图2中可以看出,在熔融沉积技术的萌芽期(1989-1997年),重要专利主要集中在装置和方法上,在材料上没有突破;在稳步发展期(1998-2011年),在装置、方法和材料方面都有重要分布;而快速发展期(2012年-至今)核心专利集中在装置和材料上。
从图2可知,熔融沉积成型装置一直是研究的重点,装置方面的重要专利主要集中在挤出系统和供料系统。方法方面的核心专利涉及,数据处理、支撑拆分的方法、成型方法、温度控制、流量/流速控制等,通过这些方法来加快成型速度和/或提高产品质量。材料方面在熔融成型技术发展萌芽期没有核心专利。直到1999年,Stratasys公司开发出了水溶性材料,并申请专利WO9960507,该专利已进入日本和欧专局。该水溶性材料可用于在熔融沉积成型三维物体时形成支撑,有效地解决了复杂内部形状难以去除或者根本无法去除的难题。

图3 国内/外申请人在中国的专利申请技术主题分布图
国内申请人的专利申请主要集中在装置上,而国外申请人的专利申请中装置和方法所占的比重都很大。这表明国内外申请人都很注重装置方面的保护,不同的是,国外申请人也很重视方法的保护,关于方法的专利申请占其申请总量的1/3以上,而国内申请人的专利申请中方法仅占12%。另外,国外申请人的申请中材料占了19%,而国内申请人的专利申请中关于材料的申请很少。这说明国内的熔融沉积成型材料的研发实力有待提高,国内申请人在应用方面的申请主要涉及医学领域;国外申请人在应用方面的申请较少。这说明国内熔融沉积成型技术研究实力还比较弱,需要加强材料、方法等方面的基础性研究。
作为襁褓中的3D打印行业,在尚未兴起时就已经被蒙上了专利厮杀的阴影。国内首件3D打印专利侵权案就出现在熔融沉积成型领域,该案涉及的是熔融沉积式3D打印的核心部件——挤送装置。案件双方分别为珠海市东拓贸易有限公司和珠海天威飞马打印耗材有限公司,案件中珠海市东拓贸易有限公司为珠海西通电子有限公司的关联公司。看似是东拓与天威的侵权诉讼,实则为西通与天威之间的较量。

西通与天威的侵权纠纷始于天威于2014年5月在淘宝和京东启动销售的首款桌面级3D打印机。该诉讼中共涉及两件专利,实用新型ZL201320463657.2(专利名称:挤送装置)和外观设计ZL201330341637.3(专利名称:3D打印机)。历经半年,珠海市中级人民法院裁定,天威侵犯了西通的两项专利,并要求天威向西通赔偿16万元人民元,立即停止侵权行为。
天威不服判决,立马采取行动。2014年7月24日,天威飞马公司分别对涉案专利ZL201330341637.3和ZL201320463657.2向提出无效请求,国家知识产权局专利复审委员会于2015年3月宣告两件涉案专利无效。
随后,原审被告珠海天威飞马打印耗材有限公司向广东省高级人民法院提起上诉。广东省高级人民法院终审判决,专利权人东拓公司提起诉讼已缺乏权利基础,不是适格的诉讼主体,驳回珠海市东拓贸易起诉。这场旷日持久的专利案仍未落幕,2015年10月,珠海东拓贸易有限公司(珠海西通电子有限公司子公司)不服无效决定,起诉国家知识产权局专利复审委员会及第三方珠海天威飞马耗材。后续进展我们将持续关注。
下期将对3D打印相关专利诉讼案件进行详细分析。


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