3D 打印技术，又称“三维打印技术”，即快速成型 技术的一种，是指通过可以“打印”出真实物体的 3D 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。3D打印技术因其广泛的应用前景而受到广泛的关注，围绕着3D打印的技术创新也层出不穷。本文以专利为视角，研究国内3D打印技术创新结构及其演变规律，为3D打印技术创新发展提供事实数据。
一、数据与方法
（一）数据来源
以3D打印为专利数据采集对象，以IncoPat旗舰版为专利数据为检平台。经过德尔菲专家访谈，采用关键词作为主要检索项，年份控制为2003年至2022年10月，，专利的类型为发明专利类型。通过“块检索”控制和筛选上述检索条件，得到初步检索结果并进行数据清洗，获取与之相关的专利数据，由于专利的复杂性，在本次检索中特剔除一案双审等无效数据得到结果共计8747（剔除一案双审）。
（二）研究方法
主要采用专利计量、数据可视化、专利地图等研究方法，将3D打印产业的专利的发展变化进行结构演化、可视化分析。
二、申请总体情况分析
（一）专利发展动向演化分析
图1为3D专利申请和公开的示意图，通过趋势可以从宏观层面把握分析对象在各时期的专利布局变化。由于专利公开和专利申请相比有一定滞后，图1中当年的数据并不能代表当年的实际申请数量，2021年实际申请数量，亦有増长的可能性。从图中的结果看，公开和申请的数量在2019年以前均呈现双增长的态势，而申请量在2019年下半年出现拐点，增长相对缓慢。
（二）生命周期演化分析
2013年，专利产出较少，处于萌芽期；2013-2019年，专利数量成直线急剧增长，2019年出现拐点，介入申请的专利数量基本处于稳定，申请量逐渐减少，技术集中度变高，进入成熟期。
（三）技术功效演化趋势分析
根据数据分析技术，3D打印专利的主要集中点重要度依次为复杂性降低、成本降低、效率提高、速度提高、便利性提高、稳定性提高、精度提高、强度提高、质量提高及均匀性提高等。复杂性提高这一功效的上升趋势最为明显，这表明这个技术功效为近年来技术研发的热点。
三、技术演化分析
（一）技术构成分析
通过技术构成分析可明确研究对象在各技术方向的数量分布情况。通过该分析可以了解分析对象覆盖的技术类别，以及各技术分支的创新热度。由于一项专利可以对应多个 IPC 分类号，从专利涉及的IPC大类来看，主要包含3个大类，依次为B33Y（增材制造，即三维）、B29C（塑料的成型或连接；塑性状态物质的一般成型；已成型产品的后处理，例如修整）、B22F（金属粉末的加工；由金属粉末制造制品；金属粉末的制造）。通过对专利摘要文本进行聚类分析，发现3D打印关注的主要集中点为打印喷头、打印成型、打印线材、三维模型，这与上述的分类轨迹重合。表明3D打印的相关技术焦点聚集。
（二）技术申请演化趋势
通过该分技术申请演化趋势，可明确3D打印在不同技术方向专利公开量的分布情况和发展趋势。而分析各阶段的技术分布情况，有助于了解3D打印技术在特定时期出现的重要技术方向。对比各技术方向的发展趋势，有助于识别哪些技术出现更早、更集中。3D打印技术申请演化成两种类型。第一类，偶发增长到爆发式增长，主要包括B33Y、 B29C，特点为一直有申请量突然爆发式增长。第二类，一直有申请量，但持续较低，没有爆发式增长和偶发式增长。可推测为：第一类专利为基础性技术较为重要，随着与之技术的发展有了较大的技术突破，出现爆发式增长；第二类则是可能为较新的技术，需要有与之对应的技术想结合，随着这项或者某项技术的出现，呈现稳步增长的。
（三）技术的地市分布演化分析
通过分析3D打印技术的地区分布，可以掌握重要技术方向集中在区域。分析结果表明：3D打印产业研发实力较强的地区依次为北京市、上海市、西安市、广州市、深圳市、南京市、武汉市、杭州市、成都市、苏州市。通过对比分析发现，3D打印技术分布相对均匀，未出现高度聚集的地区效应。
（四）技术构成功效
通过分析3D打印技术构成可明确3D打印产业各技术领域不同功效的专利的数量分布情况，有助于了解各类技术的主要应用特征，从而对研发路线进行适应性的调整。分析结果表明：B64C和B29C两个领域技术始终高度关注复杂性降低、成本降低、效率提高、速度提高等技术功效。其他领域的技术的关注点均匀分布在除上述功效外，还关注安全性、成本、可控性、精度等方面，未出现关注点集中的现象。
四、申请人分析
（一）申请人类型分析
通过分析3D打印产业创新主体，可明确创新主体的类型，并通过创新实体的主体性质、研发实力和研发目的分析创新成果更偏向基础研究还是商业应用。分析结果表明：四川省无人机产业专利申请人类型为企业（48%）和高校（41%），为盈利性机构，其专业技术的主要研发成果偏向于商业应用。整体来看，企业和高校占据主要的申请人指标，接近90%。
（二）申请人专利申请均值和技术构成
通过分析排名前10的专利申请人分别为西安交通大学、浙江大学、华南理工大学、华中科技大学、吉林大学、清华大学、北京科技大学、四川大学、中南大学、哈尔滨工业大学。计算其申请专利的数量均值，结果分析排名前10的专利申请人申请专利数量均值为100件。通过分析3D打印产业专利申请人的技术构成可判断出主要申请人专注的技术领域。该分析主要从两个维度进行分析，分别为申请人维度和IPC分类号维度。第一维度：申请人，分析各专利申请人申请专利的数量。第二维度：IPC分类号，分析各维度IPC分类的专利的数量。分析结果表明：排名前10 的申请人各有自己专注的领域，但分布相对均匀，均为行业整体关注的领域成正比。相比较而言，西安交通大学和浙江大学主要关注点为B33Y、B29C。北京电子科技大学和浙江大学主要关注与B22F，其他申请人均出现关注的集中点。
（三）申请人专利价值
通过分析申请人的申请的专利价值可判断出专利申请人专利价值的高低。该分子主要从两个维度进行分析，分别为申请人维度和专利价值度。其中专利利价值度，数据为数字1~10，数字越高，价值度越大。分析结果表明：排名前10的申请人所申请的专利价值主要分数段集中在5-9分，表明3D打印创新主体申请的专利价值较高，产业技术发展态势好。
五、专利地图分析
综合利用3D打印专利数据专利地图，如图6所示，结果表明：明显存在几个白色的顶峰为研究的热点，从左到右依次为三维模型|三维模型文件|模型、打印耗材|打印头|支撑板、热防护|针孔雾化|拉瓦尔喷管、个性化|牙齿|牙齿模型、触觉|传感器|延期点火管|微流控芯片、粉末|制备|镍基高温合金、光敏树脂|组合物|光引发剂、骨组织工程|打印墨水|凝胶等。而这几个山峰之间，试验系统|结构面|空间变异性、触觉|传感器|延期点火管|微流控芯片和粉末|制备|镍基高温合金几乎相连，表明他们之间联系较为紧密，说明这些专利之间的相似度较高或技术有关联性。同时指的关注的两个个性化|牙齿|牙齿模型和骨组织工程|打印墨水|凝胶两个医学领域的应用也收到了较高的关注。
六、结语
本文通过构建3D打印领域专利地图，将该产业的专利数据进行可视化的对比分析。分析结果表明：3D打印领域的技术发展态势良好、专利整体质量高，在诸多领域有着广泛地应用，有较高的市场发展前景。
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