数字光处理（DLP）3D 打印技术专利分析

王 浩 田佳阳（等同第一作者）

（国家知识产权局专利局专利审查协作天津中心，天津300300）

数字光处理（DLP）3D 打印技术，属于“液态树脂光固化成型”中的重要一类，DLP3D 技术由SLA 技术发展而来，它采用高分辨率的数字处理器投影仪替代SLA 激光来逐层光固化液态聚合。[1]由于采用数字处理投影仪来引入光源，该种成型方法可以实现每层成型给一个面，因此，该种成型方法比同类SLA 技术要快。[2]同时，该种技术成型精度高，在材料属性、细节和表面粗糙度等方面可达到注塑成型的精度。基于DLP 技术发展出的3D 打印系统由以下几部分组成：DLP 投影系统、机械运动系统以及具有控制和运算能力的主控系统。DLP 投影技术中使用的数字微镜器件(digital micro-mirror device，DMD)芯片为该类型3D 打印的提供光源，在选择芯片型号时要根据打印尺寸、打印精度、打印速度以及光源波长选择适合的芯片。

1 数据来源与研究方法

为了研究数字光处理3D 打印相关专利技术的发展情况，结合专利审查工作经验，笔者通过比较准确的关键词，在国家知识产权局S 系统中的CNABS、DWPI 和SIPOABS 数据库中进行检索。在国际专利分类表（IPC）中，数字光处理（DLP）3D 打印技术的分类号比较集中，主要集中在为B29C64、B29C67、B33Y 中，以上分类号涵盖了数字光处理（DLP）3D 打印技术的所有专利。在以上分类号的基础上，以数字光处理、数字光、digital light、digital light processing、DLP 等关键词进行限定，得到相关专利申请数据。获得检索结果后进行降噪处理，采用不同的检索方式以及各种算符命令确保检索的全面性以及准确性，并利用S 系统的统计命令和Excel 对该领域的全球专利申请数据和中国专利申请数据进行统计分析。截止到2019 年5 月16 日，全球关于数字光处理（DLP）3D 打印技术的专利数量拥有1071 件。

2 全球专利申请概况

图1 全球申请量趋势

图2 国内主要申请人

在国际专利分类表（IPC）中，数字光处理（DLP）3D 打印技术的分类号比较集中，主要集中在为B29C64、B29C67、B33Y 中，以上分类号涵盖了数字光处理（DLP）3D 打印技术的所有专利。在以上分类号的基础上，以数字光处理、数字光、digital light、digital light processing、DLP 等关键词进行限定，得到相关专利申请数据，截止到2019 年5 月16 日，全球关于数字光处理（DLP）3D 打印技术的专利数量拥有1071 件。

图1 给出了20 世纪1996 年至今的数字光处理（DLP）3D 打印技术全球申请趋势。参见图1，不难看出，2000 年至2019 年数字光处理（DLP）3D 打印技术的全球专利申请量呈逐年增长趋势，2013 年以前申请量较少，在此期间对数字光处理（DLP）3D打印技术的研究正处于起步阶段。数字光处理（DLP）3D 打印技术发展晚于立体光固化（SLA）3D 打印技术，这是因为数字光处理硬件尚未不成熟，无法形成优于SLA3D 打印的精度及速度。随着数字光投影硬件技术的不断成熟，数字光处理（DLP）3D 打印技术得到了一定的硬件技术支撑，在2007-2013 年期间完成了充分理论和技术积累。从2014 年起，随着增材制造技术在航空航天、特种工程材料领域的广泛应用，全球申请量开始出现爆发式增长，并在2017 年达到最大申请量，随后出现一定程度回落。这可能是该技术在全球范围在制造精度、生产效率等方面出现了技术瓶颈，导致专利申请数量下降。

2014 之后中国的申请量尤为突出，国内申请量占到了全球申请量的一半以上。虽然中国在增材制造领域起步较晚，但随着国家对高端制造业的逐步重视，我国在数字光处理（DLP）3D打印技术上取得了长足进步和发展。

3 国内重要申请人分析

图2 给出了国内数字光处理（DLP）3D 打印技术的专利申请人类型分布。从图中可以看出，与数字光处理（DLP）3D 打印技术的专利申请主要来自企业申请，占国内总申请量的61%。目前，由于特种材料的广阔市场需求，企业参与、投入数字光处理（DLP）3D 打印技术研发的热情较高。国内申请中，来自大专院校的申请占国内申请总量的26%。随着高校科研队伍的发展，各种大专院校承担的国家或企业科研项目的数量也在逐年增长，特别是高端装备制造业领域，企业也广泛的开展与大专院校相关专业的横向合作项目，这种项目合作为该领域的进一步发展储备了人才。数字光处理（DLP）3D 打印技术的基本原理简单，但在此基础上进行具有突破性的技术改进需要设计较多交叉学科（光学、控制、图像处理等）的专业知识的积累和实践经验，因而个人申请往往价值不高。

值得注意的是，3D 系统公司在我国也保有一定申请日较早的专利申请量，其专利价值较为突出，价值度9-10 的专利比重达到约75%，远优于一般国内企业。这也在一定程度上反映了国内申请人与国外申请人相比在DLP3D 打印技术领域储备及专利布局上还存在一定差距，在未来一段时间内，我国应根据市场需求在关键技术手段上进一步加大力度。

结束语

随着我国产业结构的调整，我国高端制造业、特种加工技术等方面存在巨大市场。而数字光处理（DLP）3D 打印技术具有单层固化速度快、打印精度高、装置结果简单、稳定性好等优点，在制作高精度、结构复杂度高的特种制件方面具有独特的优势。目前，数字光处理（DLP）3D 打印技术的方向主要集中在：扩展DLP 打印原料、优化切片图层处理方法、脱模方法、提高打印精度和效率、扩大用途、优化曝光方法等方面。同时，对于这种特种加工技术，我国应加大研发投资力度，促进与高校、研究院所与企业合作，以市场为导向引导高校等优质科研力量的研发方向，以优质科研力量促进市场的进一步扩大。随着我国科技水平的不断提高，数字光处理（DLP）3D 打印技术这种特种加工技术必然会进一步完善并广泛应用，在我国经济社会发展中体现高度价值。