3D打印巨頭:美國3D Systems公司專利技術(shù)調(diào)研報告
3D打印的專利申請主要集中在美驼修、日、德谬运、中爽冕、韓等五個國家仇祭,上述五國的專利申請量占全球增材制造專利申請總量的九成。其中颈畸,美國以近半的份額在3D打印技術(shù)專利上具有絕對優(yōu)勢乌奇。在美國申請人中,又以3D Systems和Stratasys兩家上市公司為主要的技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)者眯娱。
1礁苗、3D Systems公司背景及核心產(chǎn)品
1.1公司背景
成立于1986年的3D Systems公司是在紐約證券交易所上市的全球最大的3D打印解決方案供應(yīng)商,其提供3D打印機(jī)徙缴、打印耗材试伙、打印軟件和培訓(xùn)服務(wù)。3D Systems率先發(fā)明了光固化成型解決方案于样,產(chǎn)品線包括SLA光固化成型系列疏叨、SLS可選激光燒結(jié)系列、MJM多噴頭模型系列穿剖、Accura固體打印材料等蚤蔓,支持光敏聚合物、金屬刽巍、尼龍纖維陶焙、工程塑料和熱塑性塑料等多種材料的打印。
2012年1月鹦堕,3D Systems公司花費1.355億美元從瑞典Ratos AB的子公司Contex手中收購了Z Corp和Vidar兩家公司听量。Z Corp是麻省理工學(xué)院的技術(shù)專家們?yōu)閷⒊钟械?D打印專利技術(shù)推向市場而于1997年成立的公司,是多色噴墨3D打印技術(shù)的領(lǐng)導(dǎo)者啡洁。Vidar公司專門服務(wù)于醫(yī)療和牙科成像市場扶绒,是醫(yī)用膠片數(shù)字化儀的引領(lǐng)者和供應(yīng)商疙汁。通過這次收購蕊肖,將Z Corp和Vidar產(chǎn)品同眾多的3D Systems產(chǎn)品組合,完善了3D Systems的產(chǎn)品能力范圍语哺。
如今的3D Systems產(chǎn)品線涵蓋個人級3D打印機(jī)(如ProJet 1500逐豆、Cube系列等)、專業(yè)級3D打印機(jī)(如ProJet 3500忽仗、Zprinter 650范颠、Zprinter 850等)和生產(chǎn)級3D打印機(jī)(如ProJet 6000、ProJet 7000等)棒假,業(yè)務(wù)領(lǐng)域遍及汽車溯职、航空航天、國防帽哑、消費品谜酒、建筑叹俏、醫(yī)療器械和牙科等。目前僻族,3D Systems的總市值達(dá)33.56億美元
2粘驰、3D Systems公司專利狀況
經(jīng)對3D Systems公司的專利技術(shù)調(diào)研發(fā)現(xiàn),截至2013年6月26日述么,在德溫特世界專利索引和專利引文(DII)數(shù)據(jù)庫中檢索到3D Systems公司的專利族258個(每個專利族包括同一基礎(chǔ)專利在不同國家申請的所有專利)蝌数,均為3D打印相關(guān)技術(shù)方案。
2.1發(fā)展歷程
圖1揭示的是3D Systems公司3D打印基本專利申請量和公開量的年度分布情況度秘,該曲線再現(xiàn)了3D Systems公司3D打印技術(shù)的總體發(fā)展歷程顶伞。考慮到專利一般從申請到公開需要最長達(dá)30個月(12個月優(yōu)先權(quán)期限+18個月公開期限)的時間剑梳,再考慮到數(shù)據(jù)庫錄入的時間延遲枝哄,近兩年的專利申請量會出現(xiàn)失真。在圖1中絮增,紅色曲線圖為優(yōu)先權(quán)專利年度申請數(shù)量德籍,藍(lán)色曲線圖為年度專利公開數(shù)量。經(jīng)考察發(fā)現(xiàn)菜缭,3D Systems公司自成立之初即1986年左右開始申請3D打印相關(guān)專利消耸,20多年來總體處于持續(xù)穩(wěn)定的研發(fā)狀態(tài),公開專利量在2003年(24個專利族)達(dá)到波峰宪郑。
2.2區(qū)域分布
圖2中通過研究3D Systems公司在其它國家布局專利的情況租既,反映出3D Systems公司對國際上哪些市場比較重視≡ⅲ可見宿拔,3D Systems公司除了非常重視美國市場以外,對世界市場的保護(hù)也非常重視鼓临,在歐洲视甩、日本、德國角黍、中國等地區(qū)布局了多項3D打印專利电爹。
2.3主要發(fā)明人
表1列出了為3D Systems公司發(fā)明了20個以上專利族的發(fā)明人,這些發(fā)明人分別為HULL C W(60個專利族)料睛、SMALLEY D R(38個專利族)丐箩、ALMQUIST T A(27個專利族)、PARTANEN J P(23個專利族)恤煞、MANNERS C R(21個專利族)屎勘、NGUYEN H D(21個專利族)、LEYDEN R N(20個專利族)等7人。
2.4主要技術(shù)領(lǐng)域
由圖3看概漱,3DSystems公司在塑料成型技術(shù)(B29C)方面的專利量最多法梯,塑料成型技術(shù)專利占其專利申請總量的八成以上。此外犀概,3DSystems公司在數(shù)據(jù)處理(G06F)立哑、金屬粉末制造成型(B22F)等國際分類號的技術(shù)小類上也有多項專利申請。
3姻灶、3D Systems總裁:打印將改變?nèi)藗儗W(xué)習(xí)方式
首屆世界3D打印技術(shù)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)業(yè)大會于5月29-31日在北京中國大飯店隆重舉行铛绰。在會上,美國3D Systems執(zhí)行副總裁Michele Marchesan發(fā)表演講铡畜,Michele Marchesan表示丈巩,3D將會改變?nèi)藗儗W(xué)習(xí)的方式、溝通的方式和創(chuàng)造的方式那梭。
Michele Marchesan稱超丛,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,教育也應(yīng)該是一個更加開放的過程竣恃,希望將來孩子們可以從這樣的技術(shù)里面來獲益逢棺。“希望能夠創(chuàng)造一種類似于生態(tài)系統(tǒng)的做法筝驱,就是讓大家做起來非常容易篱馅,然后每個人都可以參與,每個人都可以來做耽炎。如果你有這樣的一個打印機(jī)的話展嘲,就可以讓很多人有這樣的沖動進(jìn)行自己的創(chuàng)造,變得越來越有創(chuàng)造力贱着≡剑”
以下為美國3D Systems執(zhí)行副總裁Michele Marchesan演講實錄:
Michele Marchesan:非常感謝能夠有這樣的機(jī)會來到這里,我們3D Systems榮幸能夠參加此次會議征字。我想介紹一下3D Systems公司都弹,來看一下,這是我們的工作柔纵。3D將會改變我們學(xué)習(xí)的方式缔杉、溝通的方式和創(chuàng)造的方式锤躁「榱希可以說我們發(fā)明了它,現(xiàn)在輪到你們了系羞,就是關(guān)于發(fā)明和想象郭计。
首先,我想簡單的介紹一下我們公司,我們是在3D技術(shù)方面的全球領(lǐng)導(dǎo)公司昭伸,我們有七種不同的技術(shù)來為不同的材料和不同的應(yīng)用提供設(shè)備梧乘,雖然說我們的技術(shù)還不是完全完美,但是庐杨,這也是為什么我們正在發(fā)明更多的技術(shù)來滿足消費者的需求选调,我們有自己的專屬技術(shù)。
另外一個關(guān)鍵點律愉,在于為了開發(fā)新的應(yīng)用臭呀,我們需要有更多的材料選擇,3D系統(tǒng)已經(jīng)有一百種材料來應(yīng)用于不同的技術(shù)俘巡、系統(tǒng)和應(yīng)用當(dāng)中聊树,我們有的已經(jīng)聽到過了最近做的一些系統(tǒng)和發(fā)明技術(shù),我們不僅僅提供的有設(shè)備变抛,同時我們也會提供內(nèi)容制造的軟件峦筏,在整個組合當(dāng)中,我們有1200多個這樣的專利涡拾,還有11個全球創(chuàng)新中心蒂鹏,很多是從事于研發(fā),我們的目標(biāo)是在美國和歐洲胆褪,還有在亞洲都能夠看到我們的足跡和影響力沦恩。
這是我們擁有專利技術(shù)的打印引擎,這個片子上就是我們的七種技術(shù)拌喳,以及這幾個技術(shù)是什么樣子的拒惯。這個是我們的內(nèi)容到打印的程序,我們有不同的商業(yè)模型渤早,我們希望通過我們的模型能夠更好地服務(wù)客戶职车,比如說我們希望能夠進(jìn)行快速的成型,然后有快速的原型技術(shù)鹊杖,我們也希望能夠測量悴灵。另外,我們也希望能夠生產(chǎn)骂蓖,創(chuàng)造原型积瞒、測量、生產(chǎn)登下。首先就是要改變的就是我們的文化茫孔,我們需要保證通過3D打印可以獲得創(chuàng)造性,我們應(yīng)該不斷地進(jìn)行創(chuàng)新被芳,對于新的事情不斷地去嘗試缰贝,我們希望能夠有一種分布式的商業(yè)模型馍悟,能夠有這樣的一個企業(yè)文化,這個圖是我們在舊金山的一個辦公室剩晴,你可以看到是一個非常開放的辦公形式锣咒,這是與傳統(tǒng)的辦公模式是不一樣的。
這是我們主要的一些打印機(jī)砰声,我們有不同的技術(shù)仆洞,不同的模型,從個人的打印機(jī)到職業(yè)打印機(jī)沉南,一直到生產(chǎn)性的打印機(jī)柄童,在這個圖上也列出了我們各種打印機(jī)的價格區(qū)間,另外我們有一百多種功能績效評估或者表現(xiàn)材料搬挡,這些材料有很多免趋,其中從尼龍到塑料、橡膠术拇、金屬蔬透,一直到混合物,我們盡量保證客戶能夠使用各種材料祠烁。
我們在2009年的時候開始提供快速的生產(chǎn)性的服務(wù)发荧,這是我們以前的服務(wù)之外的額外服務(wù),主要是滿足客戶饰吕,我們進(jìn)行了一系列的戰(zhàn)略收購刃唤,通過收購使我們服務(wù)類型更加全面,比如說這個圖上列出了我們收購的一些軟件白群,我們現(xiàn)在有一個很好的體系尚胞,就是說你可以告訴我們你需要什么樣的材料、需要什么樣的設(shè)計帜慢,然后我們可以把你需要的相關(guān)產(chǎn)品直接寄送到你家里笼裳。
另外,我們還有3D的解決方案粱玲,在這樣的解決方案里躬柬,為了提高這方面的能力收購了兩家公司,我們希望幫助我們的客戶能夠抓住修改他們的文件抽减,使用逆工程的做法允青。我們可以根據(jù)客戶的需要進(jìn)行隨意的修改,提供他們滿意的產(chǎn)品卵沉。你可以用我們的系統(tǒng)來設(shè)計你的內(nèi)容颠锉,根據(jù)內(nèi)容進(jìn)行打印,我們提供從內(nèi)容設(shè)計到最終的打印一體化的解決方案偎箫。
這個片子是關(guān)于說復(fù)雜性是自由的姚熊,我們可以通過我們的服務(wù)來進(jìn)行非常復(fù)雜的設(shè)計猖沈,復(fù)雜性是自由的莱检,自由地來設(shè)計復(fù)雜性红最,就是各種幾何的形狀,只要客戶提出來斗赘,我們就可以根據(jù)他們的需求來進(jìn)行設(shè)計拟艳。
我們對汽車非常感興趣,我們?yōu)樗麄兲峁┝嗽O(shè)計砍梁,另外悦浙,我們也對參與航空方面非常積極,我們有一些經(jīng)過認(rèn)證的產(chǎn)品嗤雪,特別是用于飛機(jī)上的一些零件挟七,這些產(chǎn)品都是經(jīng)過認(rèn)證的。另外妥析,我們還有針對患者的醫(yī)療器械相贺,大家之前已經(jīng)看到過一些類似的關(guān)于醫(yī)療產(chǎn)品的圖片。另外省咨,我們也有對教育有幫助的產(chǎn)品以及一些娛樂產(chǎn)品肃弟,我們直接為消費者服務(wù)。我們希望能夠為客戶提供他們所要求的產(chǎn)品零蓉,我們認(rèn)為3D打印將來可以提供消費者所希望的任何類型的產(chǎn)品笤受。
我們將來的增長發(fā)展有幾個支柱,將來我們會進(jìn)一步加快3D打印機(jī)敌蜂,另外我們會加速零件生產(chǎn)服務(wù)箩兽,另外還有醫(yī)療以及航空等等行業(yè)。我們?yōu)橄M者提供零售服務(wù)章喉,這里面就是我們可以進(jìn)行個性化的設(shè)計比肄,根據(jù)你的需求然后來進(jìn)行設(shè)計,你可以來選擇你希望什么樣的設(shè)計和模式囊陡,然后可以把相關(guān)的模型打印出來芳绩,供你挑選。現(xiàn)在給大家放的動畫就是一個例子撞反,介紹一下我們將來可以提供什么樣的服務(wù)妥色,我們也有3D打印的吉他。
另外關(guān)于教育遏片,對教育我們可以進(jìn)行再想象锉窑,現(xiàn)在隨著我們經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,教育也應(yīng)該是一個更加開放的過程辫慎,現(xiàn)在越來越多的學(xué)校在使用我們的系統(tǒng)來做一些現(xiàn)代的創(chuàng)作袁朗,一些有創(chuàng)造性的制作涮愧,而且一些學(xué)校已經(jīng)在他們的課程設(shè)計里面納入了這樣的內(nèi)容,而且由于這些系統(tǒng)都是可以負(fù)擔(dān)得起的跃渠,成本并不是非常高订搏,所以說他們可以在日常的學(xué)習(xí)里面越來越多的使用這樣的一些技術(shù),我們希望將來孩子們可以從這樣的技術(shù)里面來獲益沛四。
我們建立了一個平臺框辞,這個平臺包括設(shè)計者、包括消費者糊晋,你從這個平臺上可以發(fā)現(xiàn)你所感興趣的東西缤媒,然后對它進(jìn)行自己的個性化設(shè)計,并提出要求际器。比如說吉他岔冯,另外還有地圖,每個人都可以做舅逸,包括一些孩子都可以做桌肴,你可以進(jìn)行設(shè)計,然后自己來創(chuàng)造堡赔,不管你想象什么识脆,都可以運用自己的想象力來進(jìn)行創(chuàng)造,而且這也是價格上非常有性價比的機(jī)器善已,我們希望我們能夠創(chuàng)造一種類似于生態(tài)系統(tǒng)的做法灼捂,就是讓大家做起來非常容易,然后每個人都可以參與换团,每個人都可以來做悉稠。如果你有這樣的一個打印機(jī)的話,就可以讓很多人有這樣的沖動進(jìn)行自己的創(chuàng)造艘包,變得越來越有創(chuàng)造力的猛。
這是另外一種3D打印機(jī),也有用于工業(yè)生產(chǎn)的CubeX想虎,它的一個比較酷的地方是可以運用多種顏色來生產(chǎn)產(chǎn)品卦尊,這個就是我所說的CubeX,你可以將不同的結(jié)構(gòu)桶悍、不同的構(gòu)件組合起來乐跺,比如說你可以有汽車的模型、其他的模型組合起來讼逐,另外有不同的顏色症忽,這個是特別好的很有意思的一個平臺,另外凸翩,人們使用這個平臺時不會覺得有任何障礙牙晰。另外還有一個非常簡單的事情暂臀,是照相,跟自拍照有點類似较谣,你可以選擇自己的圖象帐扯,然后打印出來。
我們再講講“3D我自己”苇皂,我們叫它3D罪褒,也就是用在像蘋果電腦耙肖、iPad上面作畫仰铃,來做3D打印,或者是創(chuàng)造一些形狀授瘦,然后把它變成現(xiàn)實醋界。再給大家介紹以下個人3D打印機(jī),我們有自己的桌面打印機(jī)提完,是能夠創(chuàng)造非常高度細(xì)節(jié)的部件形纺,還有塑料部件,同時徒欣,我們還有專業(yè)版的打印機(jī)逐样,它是ProJet 3510打印機(jī)。打印機(jī)能夠做很大的部件打肝,比之前的打印機(jī)做的規(guī)模要大兩倍脂新,同時,他能夠更好地便于消費者使用它的觸屏粗梭,還有圖片的顯示争便,而且它的界面也是在iPhone和iPad的應(yīng)用上免費使用,你可以在任何地方進(jìn)行3D設(shè)計和打印断医,所以你站在打印機(jī)前滞乙,你需要的就是一個iPad,同時你可以監(jiān)控材料葡谅,控制打印順序脱处,添加或者是刪除工作任務(wù),所以括柿,我們的工作不斷地在改善忍抗,比如說可以來進(jìn)行各種各樣的指令,在你的移動終端上就可以做得到鸠丸。同時缨诱,打印機(jī)本身也加了更多的性能,它能夠運行時間更陳赡脚、效率更高纳倒,更容易服務(wù)于消費者躁盗,我們的PreJet能夠把3D打印推向新的高度。它能夠打印出非常不錯的零部件苟暗,有更高的精準(zhǔn)度拗酌,還有更精準(zhǔn)的、更大規(guī)模的打印韭寸,同時春哨,我們可以看到每次打印的清晰度也更高,我們可以看到在廣東省我們有很多這樣的機(jī)器是用于珠寶的生產(chǎn)恩伺,所以我們又?jǐn)U展了ProJet 5000這個型號赴背,所以,我們可以做很大的零部件晶渠,但是它的細(xì)節(jié)準(zhǔn)確度還有性能都沒有受到任何的影響凰荚,同時,還有VisiJet褒脯,它有非常好看的白色材料的使用便瑟。
現(xiàn)在我們有新的ProJet 60系列,90%的所有顏色都可以放在一個單一的構(gòu)件當(dāng)中番川,所以說到涂,在這個里面你可以看到這個量有多大、規(guī)模有多大颁督,同時可以創(chuàng)造多少的部件践啄,而且它都是白色的,或者是各種各樣的顏色适篙。
我想簡單的跟大家介紹一下高級生產(chǎn)制造打印機(jī)必痢。這是三個平臺,我們有35種不同的打印材料漂手,特別是我們在這里有極高的準(zhǔn)確度涤朴,高精確度、清晰度曼散,還有很好的性能茁升,所以我們可以有最高的清晰度還有非常良好的材料,在SLS方面我們有熱塑生產(chǎn)污兄,還有無需支持的生產(chǎn)鹰泡,還有系統(tǒng)到系統(tǒng)的可重復(fù)性。我們之前強(qiáng)調(diào)了方程式一午四,它是兩個技術(shù)的結(jié)合叛冠,比如說研究動力學(xué),我們有一到三級的部件,然后在風(fēng)口進(jìn)行測試薇痛,一旦決定他們選了最好的配置之后,把它轉(zhuǎn)到制造當(dāng)中什湘,就進(jìn)行相關(guān)的制造长赞。在引擎方面,他們要做的是使用類似的事故和故障進(jìn)行測試闽撤,對于一些短期的運行得哆,我們有的部件的打印是直接使用在了賽車當(dāng)中,所以我們也是把一些故障放到汽車當(dāng)中哟旗,讓他看到車在運行時性能很高贩据。不是模仿實際的性能,而是有同樣的性能热幔,這個照片跟大家介紹的是這種精細(xì)的細(xì)節(jié)是我們能夠展示出的非常了不起的細(xì)節(jié)乐设,同時我們還有很大的零部件讼庇,比如說這個是1500×750×550厘米的,所以說在這個里面蠕啄,一方面我們也是非常注重細(xì)節(jié)场勤,一方面我們也可以做得非常大的規(guī)模艺踪,而且SLA也有最廣泛的使用案例首潮,我們可以看到有哪些應(yīng)用的范圍,SLS有4個產(chǎn)品滚讼、9個模板,以及真正的有功能性的熱塑料膨溃,可以用在生產(chǎn)當(dāng)中。比如說在醫(yī)療行業(yè)肠祭,還有大規(guī)模定制化的行業(yè),就可以看到有非常優(yōu)越的精準(zhǔn)度旱唧。
大部分的這種終端使用的部件都是由SLS來做的螺啤,而且大產(chǎn)量的生產(chǎn),它有著非常好的性能恤鞭,還有可以擴(kuò)充產(chǎn)能的能力淌踢,而且這是一些新興的使用案例,我們有這種專門的針對各個病人的產(chǎn)品,它們都是很獨特的素邪,所以我們可以為他們量身打造他們所需要的儀器葱色,來進(jìn)行植入或者是做這種牙科的模型。這個是想給大家看的最后兩個應(yīng)用娘香。
我們講到了未來,在這里也講講當(dāng)今烘绽,這家公司是在加州的圣地亞哥做的淋昭,每年要做700萬個零部件,通過3D打印安接。工廠是基于我們的3D打印機(jī)來做的翔忽,他們的產(chǎn)品銷往世界各地,所以說我們今天有3D打印與生產(chǎn)盏檐,它的效果非常的好歇式,而且成本效益性非常高。
最后胡野,我要用最后一張幻燈片來結(jié)束今天我的演講材失。當(dāng)我們在講到3D打印的時候,我們只是看到冰山一角厅员,實際上我們看到的是人工智能困煤、云計算、新的傳感器等等的融合幻渤,還有3D與這些技術(shù)的融合技蝌,我覺得是一個非常了不起的應(yīng)用,就是為了滿足某些情況牌完,有時候病人需要戴一些支架伦窜,在這種情況下,我們把所有的技術(shù)混合起來坎谱,在這里有一個簡單的移動設(shè)備始坝,它是可以來掃描患者的手,我們把它放到云計算里面业满,然后使用高速計算來創(chuàng)造出一個獨特的支撐物肢俄,能夠支撐起這個患者的手臂。正因為如此李臀,我們能夠用這樣的技術(shù)來為患者服務(wù)憎兽。
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