3D打印技術(shù)的研究趨勢

研究重點是3D打印快速成型技術(shù)所需的光固化成型材料、金屬粉末粘結(jié)材料、陶瓷材料的快速成型技術(shù)、模具鑄造、光固化技術(shù)、圖像信息處理、光束干涉固化技術(shù)、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(shù)主題是包含數(shù)據(jù)控制系統(tǒng)、基于web服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)傳感器等方面的計算機數(shù)據(jù)處理技術(shù)，工作臺移動控制，疊層制造等技術(shù)。
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(shù)、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(shù)、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(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域?？梢灶A(yù)測新材料研制、工藝流程優(yōu)化、打印設(shè)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(yīng)用將是未來的研究趨勢及技術(shù)空白點。

通過對國內(nèi)外3D打印領(lǐng)域的專利申請趨勢、專利權(quán)人、技術(shù)主題、專利引證等因素的分析，研究了該領(lǐng)域的整體發(fā)展態(tài)勢，可知國外3D打印技術(shù)發(fā)展已趨于成熟，國內(nèi)則還有一定的差距。主要結(jié)論如下：
a．國外3D打印已經(jīng)歷萌芽期、穩(wěn)步增長期和快速增長期，目前處在技術(shù)相對成熟期，相應(yīng)的技術(shù)已經(jīng)大規(guī)模市場化，美國已經(jīng)基本形成產(chǎn)業(yè)鏈。國內(nèi)較國外發(fā)展相差近10年，處在該領(lǐng)域的快速成長期，技術(shù)分布范圍擴大，向產(chǎn)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(shù)主題地形圖研發(fā)、技術(shù)引進和投入，爭取在未來的市場競爭中占據(jù)有利位置。
b．國外專利權(quán)
人以企業(yè)為主，注重企業(yè)間的合作，其專利權(quán)人之間已經(jīng)形成產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展的模式。國內(nèi)專利權(quán)人以高校和科研機構(gòu)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(nèi)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(shù)應(yīng)用，加大產(chǎn)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(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)變。
c．3D打印關(guān)鍵技術(shù)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(shù)應(yīng)用研究最成熟，主要技術(shù)優(yōu)勢是彩色三維打印的實現(xiàn)以及擁有的熔融材料高分辨選擇性逐層噴射的關(guān)鍵技術(shù)，也是進行市場化的領(lǐng)先者。在華申請的專利技術(shù)主要是打印設(shè)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(shù)主要集中在新材料的開發(fā)、新成型技術(shù)、模型制作、打印頭的精準度控制等方面，這些技術(shù)之間關(guān)系密切，都是實現(xiàn)3D打印不可缺少的組成部分。但該技術(shù)的核心，也是“顛覆制造業(yè)”的重要因素就是材質(zhì)，只有進行更多新材料的開發(fā)才能拓展3D打印技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，因此也視為3D打印機突破創(chuàng)新的關(guān)鍵點和難點所在。
e．目前技術(shù)研發(fā)的空白點主要是打印材料、成型技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)應(yīng)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??；設(shè)計和生產(chǎn)控制軟件的集成化，實現(xiàn)遠程在線制造的新工藝。產(chǎn)業(yè)應(yīng)用表現(xiàn)在拓展3D打印技術(shù)在生物醫(yī)學、食品、服裝等更多行業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)造性應(yīng)用，不斷擴展其專利技術(shù)的深度及廣度。

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