各国の企業における3Dプリント技術の優位性と開発状況の紹介

3Dプリンティングは、積層造形やラピッドプロトタイピング技術とも呼ばれ、デジタル手段を利用して、さまざまな材料で作られた複雑な構造を持つ単一または小ロットの製品を迅速に製造することを特徴としており、人々の生活の中で製品の製造を実現できるようにしており、製造業の将来の発展をリードする新興勢力として歓迎されています。ウォーラーズ研究所の報告によると、世界の付加製造市場規模は2009年の10億7,000万米ドルから2016年には60億6,300万米ドルに拡大し、年間成長率は約30％に達し、驚異的な発展の活力を示しています。

さらに、わが国は積層造形産業を発展の優先課題として明確に位置づけており、国家政策の支援と指導の下、多くの研究機関や企業が3Dプリントの分野に注力しており、国内の3Dプリント産業は近年急速に発展しています。中国付加製造産業連盟が23社の大規模企業の運営データ統計をまとめたところによると、2016年の大規模付加製造企業の総生産額は20.3億元で、2015年の10.8億元より87.5%増加した。

世界各国が知的財産権にますます注目するにつれて、特許技術をめぐる競争は徐々にハイテク企業間の競争の主な戦場となり、特許は技術の発展を反映する重要な指標にもなっています。この記事では、特許の観点から3Dプリント技術の発展を探ります。

外国企業は有利である<br /> 商業用 3D 印刷技術は、1984 年にアメリカの 3D Systems 社の創立者である Charles W. Hull 氏が、光硬化法で立体物を作成する世界初の特許を申請したときに始まりました。その後、彼は最初の商業用 3D プリンターを発売し、3D 印刷時代の到来を正式に宣言しました。

3Dプリントの巨大な潜在的商業価値により、多くの外国企業が3Dプリントの分野に力を入れており、積層造形法、熱溶解積層法、レーザー焼結法などの新しい3Dプリント技術が次々と登場しています。同時に、航空宇宙、医療、自動車などの分野での3Dプリント技術の応用も広く研究されており、3Dプリント分野の特許出願数も急速に増加しています。長年の発展を経て、外国企業は自主的な研究開発、企業の合併や買収などの手段を通じて、産業チェーンの配置を継続的に改善してきました。業界をリードする企業が徐々に出現し、産業と技術の集中度がますます高まり、世界中の多くの国と地域で大量の特許配置が行われています。

3D Systemsを例にとると、同社の特許出願件数は358件に達している。過去の特許出願状況から判断すると、約5年ごとに特許出願のピークがあることがわかる。著者は統計を通じて、3D Systems の特許出願の 39% 以上が米国、ヨーロッパ、日本、中国などのさまざまな国や地域に分散していることを発見しました。さらに、3D Systemsは産業チェーン全体のレイアウトを重視しており、独自の研究開発、企業の合併と買収、特許の購入を通じて特許技術分野の適用範囲を拡大しています。提供する製品は、機器、方法、材料、アプリケーション、サービス、ソフトウェアなどの分野をカバーしています。

3D Systemsとは異なり、ドイツのEOS社は産業チェーンの垂直的発展を重視し、レーザー焼結成形技術の研究に注力しており、特にプラスチックと金属粉末材料の焼結成形技術において世界をリードする地位を占めています。公開された特許出願では、金属粉末とプラスチック粉末がそれぞれ 52% と 22% を占めています。 EOSは焼結材料や用途など、この技術の上流と下流をめぐる産業協力や特許の配置も行っています。エボニック・デグサ、ビクトレックス、トヨタ、ダイムラーなどの上流・下流企業との協力を通じて、原料の改良方向と末端市場のニーズを密接に組み合わせ、さまざまな改良原料を生産し、その応用分野を継続的に拡大しています。

国内企業の追い上げ加速<br /> 中国は1988年から3Dプリント技術の研究を行っており、基本的には諸外国と足並みを揃えているが、開発速度は比較的遅く、各イノベーション主体の特許保護意識はやや欠けている。 2013年以降、中国における3Dプリント分野の特許出願件数は飛躍的に増加しているが、主に金属材料や印刷設備に集中しており、基本的には国内特許出願である。国際特許出願はここ2年ほどでようやく現れ始めた。産業化の面では、国内の3Dプリント産業も後進の段階にあり、完全な産業チェーンのレイアウトが欠けています。国内企業は多いものの実力がなく、国際的に影響力を持つリーディング企業が不足しています。

中国で最も早く3Dプリント技術の研究に取り組んだ大学の一つである西安交通大学は、1998年に最初の発明特許出願を提出した。その後数年間、この分野の特許出願件数は1桁台にとどまっていたが、2013年に爆発的な増加が見られた。特に、同校の呂炳衡氏と李迪塵氏の研究チームは、生体適合性材料、金属、セラミックス、およびそれらの複合材料のラピッドプロトタイピングにおいて多くの成果を上げており、一連の特許出願を提出している。また、陝西恒通智能機械有限公司、西安瑞特急速製造工程研究有限公司、西安国家付加製造研究所有限公司などの企業をキャリアとして技術成果を転換し、ラピッドプロトタイピング装置や金型製造装置の産業化を実現した。

印刷材料の観点から見ると、国内の3D印刷技術は金属材料で多くの成果を上げています。例えば、西北工科大学の黄衛東教授が設立した西安ポリライトアディティブテクノロジー株式会社は、金属3D印刷技術の重要な領域を基本的にカバーする126件の特許を申請しています。独自に開発したモデルは、レーザー溶融、レーザー修復、デュアルレーザーヘッド、クアッドレーザーヘッドなどの成形プロセスと成形技術をカバーしています。同社が請け負った「レーザー立体成形技術と国家C919航空機複合チタン合金構造と製造」プロジェクトは、国家重点科学技術成果転換プロジェクトの資金提供を受けました。

印刷ソフトウェアの面では、国内3Dデジタル化の代表として杭州鑫林3Dテクノロジー株式会社が200件以上の特許出願を提出しており、同社の3Dデジタル化と3D印刷技術は産業化段階に入っています。

応用面では、湖南華樹高科技有限公司は義歯の印刷で優れた成果を上げており、中国商用飛機公司、BASFなどの企業との協力を通じて、民間航空機、自動車などでも多くの試みを行ってきました。

3Dプリントは新興技術として、登場してからまだ30年以上しか経っていない。欧米などの国では開発期間を経て一定の技術的成果を上げているものの、材料、コスト、製品性能などの制約により、大規模な普及と応用にはまだ長い道のりがある。これは国内の関連企業にとっても追いつくチャンスとなる。著者は、一方では国内企業が海外の大手企業の開発経験から学び、自社の中核技術に注力し、先行して特許レイアウトを実施し、産業の発展を促進することができると提案している。他方では、国内の3Dプリント企業も、それぞれの長所を組み合わせ、企業間の協力を強化し、相互補完的な利点、相互利益、ウィンウィンの結果を達成することで、海外企業が構築した特許技術の障壁を突破することができる。

出典: 国際金属加工ネットワーク

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