徐 寧

一、前言

3D 打印制造技術(shù)是指依據(jù)計(jì)算機(jī)的三維設(shè)計(jì)和三維計(jì)算，通過軟件和數(shù)控系統(tǒng)將特制功能材料逐層堆積固化的成形制造技術(shù)，與過去通過零件拼裝及切割、焊接技術(shù)制造產(chǎn)品的傳統(tǒng)制造業(yè)有很大不同。3D 打印起源于上世紀(jì)80 年代出現(xiàn)的快速原型制造技術(shù)，也被稱之為堆積制造、增材制造、添加制造，被《經(jīng)濟(jì)學(xué)人》雜志譽(yù)為第三次工業(yè)革命。美國專門從事3D 打印的市場咨詢公司W(wǎng)ohlers Associates 發(fā)布的《沃勒斯報(bào)告2020》指出，2019 年全球增材制造產(chǎn)品和服務(wù)收入達(dá)到118.67 億美元，與2018 年相比增長了21.2%，這是全球增材制造行業(yè)收入首次突破100 億美元。

近年來，在政府和行業(yè)的推動下，3D 打印技術(shù)在我國得到了蓬勃 的發(fā)展。尤其自2010 以來，3D打印技術(shù)的專利數(shù)量在我國得到井噴式爆發(fā)。截止2020 年8 月底，在VEN 數(shù)據(jù)庫中，我國3D 打印技術(shù)專利數(shù)量占到了全世界超過一半的數(shù)量，幾乎我國所有的相關(guān)專利申請日都在2010 年之后，并呈逐年增長的態(tài)勢。如何高效全面地對3D 打印專利技術(shù)進(jìn)行檢索成為廣大從業(yè)者需要認(rèn)真考慮的問題。

國際專利分類（IPC）是目前唯一國際通用的專利文獻(xiàn)分類和檢索工具，為了有利于專利文獻(xiàn)的共享與交流，各專利局對其公開的專利文獻(xiàn)都必須按照IPC 分類原則給出相應(yīng)的IPC 分類號。IPC 這一特點(diǎn)是其他任何一個分類體系所不具有的，這為通過IPC檢索絕大部分專利文獻(xiàn)提供了可能性，但是如何正確地選擇分類號需要一定的檢索經(jīng)驗(yàn)，并且分類號的擴(kuò)展方面更需要對相關(guān)領(lǐng)域的分類號有一定的了解。

聯(lián)合專利分類（CPC）是歐洲專利局（EPO）和美國專利商標(biāo)局（USPTO）在IPC 架構(gòu)的基礎(chǔ)上共同開發(fā)的新的專利分類體系。CPC 對IPC 進(jìn)行了細(xì)分和擴(kuò)展，綜合了IPC、ECLA 和UC 等現(xiàn)有分類體系的優(yōu)點(diǎn)，具有分類較細(xì)、多重分類、更新及時等特點(diǎn)①吳洪雨.CPC-向全球化專利系統(tǒng)邁進(jìn)的分類系統(tǒng)[J].分類資訊，2012(6):1-6.。簡而言之，CPC 對快速檢索和精確篩選專利文獻(xiàn)是非常有益的。本文嘗試對3D 打印技術(shù)的檢索實(shí)踐的難點(diǎn)進(jìn)行分析，梳理IPC 和CPC 分類的變遷和現(xiàn)狀，并通過具體案例探討IPC/CPC 分類體系的具體應(yīng)用。

二、3D 打印技術(shù)檢索難點(diǎn)

近年來不斷有3D 打印技術(shù)發(fā)明專利進(jìn)入審查階段，相關(guān)案件的檢索一直是審查員的難題，突出的原因在于以下兩個方面。

（一）領(lǐng)域交叉、技術(shù)新穎

雖然于上世紀(jì)90 年代我國少數(shù)高校就開始對3D打印技術(shù)開展了小范圍的研究和應(yīng)用，但是直到近幾年才見諸于各大媒體和學(xué)術(shù)圈，受到產(chǎn)業(yè)界的重視。對絕大部分的審查員而言，3D 打印技術(shù)是其在高校階段從未學(xué)習(xí)研究過的新技術(shù)，相關(guān)基礎(chǔ)知識欠缺，導(dǎo)致他們難以迅速理解說明書的技術(shù)方案，也就難以準(zhǔn)確把握發(fā)明構(gòu)思。

3D 打印技術(shù)之所以能夠引起制造業(yè)的大變革，一個突出的原因是其綜合了計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、材料成型技術(shù)、材料化學(xué)這三大學(xué)科于一體，并隨著三大學(xué)科的進(jìn)步而不斷提升3D 技術(shù)的整體應(yīng)用水平，因此3D 打印技術(shù)是前述三個學(xué)科的交叉技術(shù)。對于普通工科技術(shù)背景的實(shí)質(zhì)審查員而言，難以在短期內(nèi)迅速掌握另外兩大學(xué)科的普通技術(shù)知識，這也導(dǎo)致3D 打印技術(shù)專利申請普遍較難理解的原因。

（二）IPC 分類體系長期缺位

3D 打印技術(shù)的專利大多數(shù)被分類到B29C67/00，B29C67 大組下沒有更加合適的小組可以表達(dá)3D 打印技術(shù)，B29C67/00 表示未被B29C39/00-B29C65/00，B29C70/00 或B29C73/00 所覆蓋的成型技術(shù)，從B29C67/00 的表述中可以看出IPC 分類體系未能體現(xiàn)出3D 打印技術(shù)，分類員將3D 打印技術(shù)劃分至B29C67/00 看起來是無奈之舉。

距離上次更新時隔近6 年后，世界知識產(chǎn)權(quán)組織終于在2015 年1 月更新了IPC 分類表，特別增加了B33Y 這一小類來體現(xiàn)出3D 打印技術(shù)。更新后的IPC分類體系稍有進(jìn)步，但是仍然不能從廣度和深度兩個方面囊括3D 打印的技術(shù)主題，B33Y 系列下的分類號僅僅簡單劃分了3D 打印設(shè)備、3D 打印工藝、3D打印原料等籠統(tǒng)的技術(shù)主題，對于具體的設(shè)備構(gòu)成或工藝步驟沒有進(jìn)行細(xì)分，這就造成使用相關(guān)分類號進(jìn)行檢索時數(shù)據(jù)量過大、篩選壓力大、檢索效率低。

三、3D 打印技術(shù)領(lǐng)域IPC/CPC 分類體系的特點(diǎn)

（一）3D 打印技術(shù)初期CPC 分類

有鑒于IPC 分類號對3D 打印技術(shù)分類的缺位，CPC 分類體系給出了詳細(xì)的細(xì)分類。初期的CPC 分類體系中3D 打印技術(shù)也大量的被劃分入B29C67 下面。但是相對于給出B29C67/00 這樣IPC 的無奈之舉，B29C67 下面存在大量的涉及3D 打印技術(shù)的細(xì)分類。初期，B29C67 下的CPC 分類如圖1②徐寧等.CPC 分類體系在3D 打印領(lǐng)域檢索實(shí)踐的應(yīng)用[J].專利審查與實(shí)踐，2017(3):177-184.所示。

圖1 3D打印領(lǐng)域的初期CPC分類

從圖1 可以看出，B29C67 下的CPC 分類相比IPC 分類存在大量的細(xì)分類，直接涉及到3D 打印技術(shù)的各個技術(shù)主題，如固體打印、液體打印、固液打印等，基本囊括了主流的3D 打印技術(shù)，相比同時期的IPC 分類體系存在很大的進(jìn)步。

同時，B33Y 在CPC 分類體系和IPC 一樣籠統(tǒng)，并無細(xì)分之處。然而，在CPC 分類的標(biāo)注部分明確B33Y 是3D 打印技術(shù)的強(qiáng)制性補(bǔ)充分類，因此使用該B33Y 可以在一定程度上提高檢索效率。

（二）3D 打印技術(shù)IPC 和CPC 分類更新

2017 年1 月，世界知識產(chǎn)權(quán)組織對3D 打印領(lǐng)域IPC 分類作出重大調(diào)整，新增了B29C64 大組，該大組表示“增材制造”，下設(shè)4 個一點(diǎn)組，分別表示工藝、設(shè)備、輔助操作/設(shè)備、支撐3D 物品。特別是在“工藝”、“設(shè)備”、“輔助操作/設(shè)備”中新增了多個小組，涵蓋了典型的3D 打印技術(shù)主題。

更新后的IPC 分類表中的B29C64 相比CPC 分類表中的B29C67 有很大的進(jìn)步，不僅內(nèi)容更加深入，如一點(diǎn)組B29C64/20 囊括若干三點(diǎn)組和四點(diǎn)組，而此時CPC 分類表中B29C67 中僅有B29C67/0085 粗略地表示設(shè)備。同時更新后的IPC 分類表中B29C64 在技術(shù)主題的廣度上也有明顯的進(jìn)步，尤其是新增了一點(diǎn)組B29C64/30“輔助操作/設(shè)備”，且下設(shè)多個三點(diǎn)組，對3D 打印技術(shù)主題進(jìn)行了更加廣闊的分類。

在IPC 分類作出重大更新的情況下，CPC 相應(yīng)做出了調(diào)整。目前CPC 分類表中對B29C67 已經(jīng)不再涉及3D 打印，且新增了B29C64 對3D 打印進(jìn)行分類。CPC 分類表中對B29C64 的細(xì)分類現(xiàn)狀與IPC 的相同，后續(xù)的變化需要進(jìn)一步的關(guān)注。

（三）3D 打印技術(shù)IPC/CPC 分類解讀

B29C64 下的IPC/CPC 分類體系對3D 打印技術(shù)存在大量的細(xì)分類，這些細(xì)分類囊括了目前主要的3D 打印技術(shù)主題，如圖2 所示。由于3D 打印技術(shù)的領(lǐng)域交叉、技術(shù)新穎的特點(diǎn)，有必要對3D 打印領(lǐng)域IPC/CPC 的分類體系進(jìn)行技術(shù)解讀，以達(dá)到更新技術(shù)知識、掌握CPC 分類特色的目的。

從圖2 可以看出，目前的IPC/CPC 分類B29C64囊括了主要的3D 打印技術(shù)主題，其中的工藝B29C64/10 細(xì)分為多個具體的增材制造技術(shù)，如三點(diǎn)組B29C64/118 即為FDM 技術(shù)、三點(diǎn)組B29C64/121即為SLA 技術(shù)并進(jìn)一步細(xì)分了四點(diǎn)組來描述具體固化用光源，三點(diǎn)組B29C64/153 即為SLS 或SLM 技術(shù)，圖中未示出的二點(diǎn)組B29C64/165 即為3DP 技術(shù)。

圖2 相對于圖1 的主要變化在于新增了設(shè)備的分類，如二點(diǎn)組B29C64/205 鋪層設(shè)備，二點(diǎn)組B29C64/264 輻射固化設(shè)備，二點(diǎn)組B29C64/227 驅(qū)動設(shè)備。此外，圖2 的變化還在于對3D 打印前期和后期的輔助性技術(shù)進(jìn)行了定義，如二點(diǎn)組B29C64/35 清潔等。

圖2 3D打印技術(shù)IPC/CPC分類架構(gòu)（部分）

更新后的IPC/CPC 分類體系能夠極大促進(jìn)檢索效率。審查員等相關(guān)從業(yè)者在檢索時，首先確定檢索的主題屬于上游原料、中游打印或下游后處理技術(shù)，其次確定中游打印技術(shù)中3D 打印類型，最后確定檢索設(shè)備或工藝，極大地提高了各類主題的檢索效率。

但是必須看出，對于一些雖然專利申請量不大但非常受學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界重視的3D 打印技術(shù)并沒有出現(xiàn)在最新的IPC/CPC 分類體系里，特別是微納尺度打印、雙光子3D 打印、CLIP 連續(xù)液體界面提取技術(shù)等。相信隨著IPC/CPC 分類體系的更新，很快會不斷出現(xiàn)表示新技術(shù)主題的分類號，這需要引起審查員和分類員等從業(yè)者的注意。

四、IPC/CPC 在3D 打印領(lǐng)域的檢索應(yīng)用

根據(jù)上述CPC 分類體系的分析，以下將結(jié)合典型案例，針對3D 打印領(lǐng)域如何利用IPC/CPC 分類號高效檢索以及全面檢索進(jìn)行探討說明。

該案例權(quán)利要求：

基于多段溫度控制的熔絲沉積成型3D 打印噴頭，包括打印噴頭和設(shè)于其外部的加熱裝置；其特征在于，打印噴頭內(nèi)部的成型室根據(jù)絲狀打印材料進(jìn)入、熔融直到被擠出，打印的順序被分為入絲段、過渡段、熔融段、打印擠出段四個部分；所述加熱裝置分為三段，并對應(yīng)安裝于成型室過渡段、熔融段和打印擠出段的外側(cè)；每段加熱裝置均包括獨(dú)立的電加熱器和溫度傳感器，且分別通過信號線與FDM 打印噴頭多段溫度控制模塊相連，由該模塊對各段加熱裝置分別控制以實(shí)現(xiàn)對成型室各段溫度的分別控制。

圖3 描述了多段溫度控制的3D 打印噴頭的結(jié)構(gòu)。

圖3 案例中的3D打印噴頭

（一）理解發(fā)明

在熔絲沉積成型（FDM）過程中，經(jīng)常出現(xiàn)停頓過程以實(shí)現(xiàn)打印路徑轉(zhuǎn)移、打印噴頭切換等，這樣在正常打印的停頓時間內(nèi)由于熔融的打印材料過多會出現(xiàn)溢出問題，時間過長則靠近進(jìn)絲口的材料冷卻后會出現(xiàn)堵塞打印噴頭及斷絲等嚴(yán)重故障而使得打印過程失敗，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

該發(fā)明要解決的問題在于提供一種新的FDM 打印噴頭，實(shí)現(xiàn)打印絲材由送絲機(jī)構(gòu)送至噴頭的成型室被加熱到熔融態(tài)的直到擠出成型漸變過程中打印噴頭各段溫度的漸變控制，保證打印材料在噴頭及打印室內(nèi)時刻保持可打印狀態(tài)，不會出現(xiàn)單一打印溫度控制出現(xiàn)的溫度過高或過低造成的坍塌等問題，提高FDM 成型質(zhì)量。

（二）檢索思路及策略確定

該申請屬于3D 打印技術(shù)中的FDM 技術(shù)，從圖2 可以看出相關(guān)的CPC 分類號是B29C64/118，且該申請涉及到打印噴頭，即3D 打印的設(shè)備，因而還涉及到CPC 分類號B29C64/209。由于B33Y 是強(qiáng)制性的補(bǔ)充分類，且由于該案涉及設(shè)備和工藝，因此可以進(jìn)一步確定出相關(guān)的CPC 分類號為B33Y10/00，B33Y30/00。

根據(jù)以上分析，在SIPOABS 庫中檢索過程如下：

未檢索到對比文件，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)原因在于以上的CPC 分類號更新較晚，篩選的文獻(xiàn)公開日較新。為了防止漏檢，還得使用初期CPC 分類進(jìn)行進(jìn)一步檢索。

從圖1 可以看出相關(guān)的CPC 分類號是B29C67/0059，且該申請涉及到打印噴頭，即3D 打印的設(shè)備，因而還涉及到CPC 分類號B29C67/0085

確定對比文件1（US2012018924A1），重點(diǎn)閱讀該專利文獻(xiàn)，可以看出該文獻(xiàn)公開了多段溫度控制的FDM 液化器，實(shí)施例中公開了兩段溫度控制，且進(jìn)一步說明可以有2-10 段的溫度控制，因此這就公開了該申請的發(fā)明構(gòu)思，可以破壞權(quán)利要求1 的創(chuàng)造性。圖4 展示了與該申請類似的多段溫度控制的液化器（即該申請的打印噴頭）。

圖4 液化器結(jié)構(gòu)

（三）案例啟示

第一，確定該申請的3D 打印技術(shù)屬于哪種門類，從而快速確定相應(yīng)的IPC/CPC 分類號中的位置。同時，B33Y 雖然分類較為籠統(tǒng)，但是屬于強(qiáng)制分類，可以配合使用。

第二，由于最新的IPC/CPC 分類號目前尚沒有覆蓋至所有專利文獻(xiàn)，需要配合初期的IPC/CPC 分類，如B29C67 系列進(jìn)行全面檢索。

五、結(jié)語

檢索是實(shí)質(zhì)審查中的重要環(huán)節(jié)，而分類號是檢索過程中的重要手段。目前，3D 打印領(lǐng)域CPC 分類和IPC 分類相比以往已有很大的進(jìn)步，但仍存在分類不夠全面、公開日較早文獻(xiàn)覆蓋不全等問題，檢索時需要借助早期的分類號或者關(guān)鍵詞進(jìn)行全面檢索。相信隨著IPC/CPC 分類體系和文獻(xiàn)標(biāo)引的全面深入推進(jìn)，借助IPC/CPC 將能夠?qū)崿F(xiàn)3D 打印領(lǐng)域更加高效全面的檢索。