随着改革开放后，我国科学技术的飞速发展，知识产权的作用日益凸显。其中，比较明显的是我国的专利申请量逐年递增。为促进我国由专利大国向专利强国的转变，我国正在实施专利质量提升工程，在创造、审查、运用等方面围绕高价值核心专利多措并举，支持重点创新主体培育出一批高价值核心专利。而判断专利是否具有高价值，目前衡量专利价值的指标非常多，且没有统一的标准，虽然现在的主流专利价值评估方法，主要从技术、法律、市场三个维度来进行综合考虑，但涉及这三个方面的因素往往难以定量，作为专利审查员，对技术的发展把握具有一定的优势，比较容易掌握一些领域技术的发展脉络，对于一些关键技术的专利，往往具有一定的敏感性，判断依据是该专利是否能够解决该技术领域的痛点，而通常能够解决技术痛点的专利，也往往能够产生较大的经济效益，因此，基于技术评判，还可以对市场做出合理的预期。
如何判断该专利是否解决了该技术领域的痛点，技术路线以应用简洁的图形、文字等方式来描述技术发展演进过程，能够帮助使用者快速明确该技术领域的发展脉络和关键的技术节点，从而成为判断该专利是否解决了该技术领域的痛点一个比较好的方式。而梳理技术路线，最关键的步骤是对该领域的技术，有针对性地做一个较为系统的技术发展脉络梳理，这样才能准确判断对应专利在技术发展中的节点位置及重要程度。
下面以一个案例对本文所提到的技术发展脉络评判方法进行详细介绍：
2016年7月28日专利号：ZL201610606286.7的申请人提交了一件名称为一种基于连续纤维牵引的低熔点金属熔融沉积3D打印方法的发明专利申请，如图1所示，该专利针对低熔点金属3D打印中存在的可控性低、液体沉积时团聚等现象而导致的分辨率及精度低的问题而提出的改进，通过采用连续纤维丝牵引和束缚液态金属，从而克服低熔点金属在打印中因液态金属导致的大液滴和团聚现象，从而提高了金属打印的分辨率及精度，并且进一步提高了打印件的力学性能及功能性。
图1
关于FDM3D打印可追溯到1989年，1989年S.Scott Cromp 等人申请了一种FDM3D打印装置及方法（公开号：US5121329A）的发明专利申请，并首次提出打印材料包括金属，而FDM3D打印技术也是最早的3D打印技术，它的出现打破了传统制造业的思路。此后FDM3D打印技术在欧美等发达国家不断发展，已成为最先进的3D打印技术之一，目前，3D打印技术已遍及全球，对传统制造业造成了极大的冲击，引领了制造业变革的潮流，图2为该申请的附图之一。
然而，FDM3D打印所涉及的技术面非常广，需要解决的技术包括设备结构、材料、精度、控制、打印部件性能等诸多方面，可以说任何一个方面都是制约其发展的关键，每一个方面都可以梳理出一个脉络分支甚至旁支，某些方面又存在交叉或者重叠，因而在该FDM3D打印技术出现之初，并没有出现井喷式地针对某一个方面的研究和革新，起初的发展较为缓慢，直到1996年，德国申请人HEK GMBH 等才提出了一个专门针对低熔点金属的FDM的装备及方法的发明专利申请（WO98/15372A1）。此后关于低熔点金属与普通金属的FDM打印之间并没有很明确的划分界限，包括非金属材质的FDM3D打印，某些方面是相通的，因此，它们的发展是并行交叉的。对于液滴及沉积的控制，是所有材质FDM3D打印都面临的问题，因其涉及到打印精度及分辨率，进一步影响内部质量，而涉及到不同材料之间的液滴的控制具有相互借鉴性，并可以作为相互改进的基础。
图2
1998年美国申请人Philip A.Sackinger，Cedar Crest等人提出了一件熔融金属液滴喷射沉积的3D打印装置及方法的发明专利申请（US6202734A1），如图3所示，其将金属熔融喷射沉积，利用高压脉冲压力形成金属液滴，并迫使其脱离喷嘴沉积，在一定程度上解决了液滴张力导致的不可控问题。
图3
2007年另一美国申请人Paul E.Hopokins，Savage，MN提出了一件采用ABS的FDM3D打印的方法（US2009/0295032A1），其通过对ABS进行改性，使其具有牛顿流体的物理性质，从而使其更流畅地从喷头流出（参见图4），该专利从材料方面入手，对材料进行改性，从而克服液滴张力沉积，在一定程度上提高了沉积的连续性及均匀性。
图4
2012年3月，美国申请人James K.Mikulak，Austin，TX等人提出了一件核壳结构耗材的FDM3D打印系统的发明专利申请（US2012/0231225A1），如图5所示，该申请提出了对耗材的原始形态进行改进，将耗材设置为核壳结构，外层为第一材料，形成支撑壳，内层第二材料，形成打印芯材，在打印过程中，当作为挤出道路沉积以形成3D模型层时，二种材料的结晶温度的差异有利地减少了半结晶聚合物材料的变形，内应力和下垂，因而可以以降低的卷曲和变形水平构建，一定程度上获得了良好的尺寸精度，并且具有良好的层间键强度。但是其对材料的限制较高，应用范围受限。
图5
2012年05月28日申请，并于2012年09月19日公开的发明专利申请CN102672193A，提出了一种通过喷嘴自动疏通装置及喷射状态检测系统，维持了高熔点金属熔滴的稳定喷射。利用高熔点金属喷射用喷嘴疏通装置以及金属熔滴喷射状态监测反馈系统，在熔滴喷射状态监测反馈系统检测到不稳定喷射状态并发出清理信号，通过降低激振杆后，在激振杆内部通道通入瞬间大的正压或负压，使得喷嘴处的金属熔液或气体高速流动，从而将附着在喷孔内壁上的氧化皮或杂质带出，以实现清理、疏通微小的喷嘴的目的，从而保证了高熔点金属熔滴喷射成形过程的稳定，具体的装置结构参见图6。
图6
2014年07月11日提出，并于2014年10月15日公开的发明专利申请CN104097327A，如图7所示，通过输料管路在驱动装置的驱动下可以相对于挤料喷嘴绕前述轴转动，调节喷头喷丝的截面积，从而实现可以控制打印的速度和精度的目的。
图7
2014年07月25日申请，并于2014年10月29日公开的CN104118121A，如图8所示，将加热管打印材料恒温预热再进入被薄型加热铝块加热的打印喷头中熔融挤出，加热空间大为减少，熔融快，不变性，不过量，可防止打印喷头堵塞，提高打印稳定性和精度。
图8
2014年09月24日申请，并于2015年01月14日公开的CN204095142A，参见图9，将喷头分为送进器、移动喷头和送丝管，相对于现有技术的喷头，减小了喷头工作时运动部分的质量，由于喷头重量的减小，3D打印机的打印速度得到了提高，并且由于运动部分的重量的减小进而减轻了运动部分的负载惯性，使运动部件在转向时减少延迟时间，提高了打印精度。
图9
2016年01月15日申请，并于2016年05月04日公开的CN105538718A，如图10 所示，通过挤出头挤出成半熔融状态的熔丝，材料挤出后不直接成型，挤出的半熔融状态的熔丝先受到拉伸，挤出的熔丝经过拉伸变细后在成型室内进行沉积成型3D打印。相同精度条件下，制造效率提高4倍以上。沉积的熔丝宽度最小可以达到0.03mm。
图10
2016年05月23日申请，并于2016年12月28日公开的CN205834240U，参见图11，通过采用相交设置的液态金属微流道和主流体微流道，在主流体微流道内的连续主流体的剪切力作用下，液态金属微流道内的液态金属能均匀分散成多组液态金属液滴，从而产生大小均匀可控、速度可调的低熔点液态金属微液滴。微液滴产生速度均匀以及大小可控，能够实现液态金属的高精度微滴堆积打印。
图11
以上技术发展路线汇总如下：
图12
分析过程：从以上技术路线图可以看出，其并非是一个严格意义上的技术发展路线图，后期专利技术并非完全对前期专利技术的继承和进一步改进，而是在后续发展中不断开辟新的技术切入点，随着技术的发展，技术效果、成本及市场规模等均是人们考虑的方面。从以上技术脉络可知，目前FDM3D打印领域，打印分辨率及精度问题，属于关键性技术问题，其不但关系到成形精度，也关系到内部质量，进而关系到能否制造以及制造出来的产品能否实际应用或者应用场合，如内部质量劣的不能实际应用，而内部质量高，且精度高的产品可应用高标准场合等。而本专利的纤维丝牵引沉积，提高了打印分辨率及精度，进一步提高了打印件的品质，且可控性高，价值相对较高，而且不需要在其他结构上做较大改变，使用的纤维丝选择余地较大，因而成本不高，可以说是简单方便效果佳。
从创新高度来看，提高打印分辨率的手段很多，其属于众多提高分辨率手段中的一种，而且其权利要求限定了应用于低熔点金属，因而规避并不难，然而由于其简单方便成本低效果佳，属于比较理想的方案，因而属于显著创新。
论文作者:罗艳归,董琼,肖芳辉,董明,郑玉凯,梁秀兰
论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/7/22
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