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摘 要：本文简要概述了激光近净成形技术的产生和技术脉络，同时对这项科技在中国（1996年至2019年）及外国（1996年至2019年）的这些年的专利申请情况、国际分类情况、区域情况、技术产生国、申请目的国等进行了简要分析。

关键词：激光近净成形;增材制造;专利申请

中图分类号：TP334.8;G306 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）22-0253-02

0 引言

激光近净成形技术是一种近期产生的高速成形科技，它的理论基础是将激光焊接和粉末冶金技术相结合，高速的获得刚度、韧性等力学性能符合要求的金属部件。本文将涉及金属材料的粉末立体净成形技术统一归到激光近净成形技术下。

一般认为，该技术源自1992年，由美国军方解密以合金粉末为原料的激光直接加工成形的技术为起点，并由Sandia国家实验室在1995年公开提出的强状态金属零件的激光快速成形技术，在美国军方研究计划支持下，Sandia国家实验室第一个发展出激光近净成形技术，研究了不锈钢、钛合金、镍基合金、难熔金属等材料的性能及组织，显示优势的确出现在该技术在高性能金属零件直接成形方面中。在申请的专利上，Sandia国家实验室在1996年4月7日提出了公开号为US5568499A的专利申请，对用激光照射喷嘴输送粉末气流的技术方案进行了保护，一般认为该专利是激光近净成形技术的起始专利。

检索时间为2019年7月11日，一个专利家族的专利视为一份文献，中文专利采用的主要数据库是CNABS，辅助数据库选择CPRSABS。即先在CNABS库进行检索，再在CPRSABS根据实际需要补充检索，最终利用FN同族号将CPRSABS的结果转入到CNABS中，检索式：

（CPRSABS库中）

..er m1

..mems m1 /fn rk 1

（CNABS库中）

*m1/fn

其次将通过CNABS检索获得的文献与自CPRSABS转库得到的文献叠加并去重，即为中文专利文件初始结果，然后进行降噪的一些处理，获得的中文专利文件的最终结果为271件专利。

检索外文过程与之相似，选择DWPI为主要检索数据库，选择SIPOABS和VEN为辅助数据库，首先在DWPI中适当检索，然后于SIPOABS和VEN中补充检索，最后经过FN同族号将结果汇总到DWPI里，进行常规降噪处理后，获得的中文专利文件的最终结果为587件专利。

1 中国历年专利

中国对激光近净成形的最早专利申请出现于1996年前后，其发展过程大致分为两个部分：第一部分、1996年到2011年：头一个5年，这个部分的专利申请量不多并且没有什么增长趋势，这说明这个时候该项技术在中国还处于萌芽阶段，主要是研究和探索，技术产出贫乏未到发展实际;第二部分、2012年到2019年：这七年中，首先申请量出现较大幅之增加，说明这个时候该技术处于突破屏障发展部分，前面的研究已逐渐形成技术成果产出产品等。考虑到18个月的公开时间对于专利申请是必须扥，并且所选择的数据库也存在一定的延时更新时间，2018年以及2019年的很大一部分专利申请数字还无法明确统计。

我国对激光近净成形的专利申请主要集中在B22F（粉末冶金）和C23C（金属镀覆）两个领域，其申请量分别达到了21%和16%，可見，上述两个领域是中国对激光近净成形研究的热点和重点。

接下来，说明中国对激光近净成形相关专利申请的中国国内申请人的主要省市分布，发现湖北、陕西、上海为申请量排名在第一、二、三位的申请省份或直辖市，其中湖北的申请量最大，达22项，这与湖北的研发机构、高校、大型企业等学术或工业力量比较具有优势地位有很大关系，陕西和上海的研发实力比较接近，申请量以此为19项和17项，这两个地区由于具有西安交通大学、西北工业大学、上海交通大学等一流高校的支持有极大优势，并且这些高校的专利产出量也相对比较大;除此之外，北京、深圳、广东以及山东，也占据我们国家的领先位置。该信息能反映出激光近净成形在我们国家省、直辖市一级的分布情况，这个信息对各地政府机关和企业单位以及高校了解激光近净成形技术的了解会起到一定的帮助作用。

2 世界历年专利

目前大家的统一共识，认为工业产品技术的发展阶段一般包括科技孕育期、科技成长期、科技长成期以及科技瓶颈期这样几个部分，最早的激光近净成形的思路是1978年美国的一个研究单位给出的，1978年这个研究单位就提出了采用同种金属材质一层一层不断堆积的理论，但是当时由于计算机发展的还不够完善和完全成熟，等到了1985年前后才通过了美国军方要求进行的实验标准，之后在1995年保密期失效这项技术才获得公开，因此可以说，金属激光近净成形技术是一项年龄尚浅的朝阳产业技术。全球申请一直呈现增长的趋势，我们通过检索获得数据可以大概讲此技术在国际上的技术发展上分为两个部分——技术起始期和技术成长期。

2.1 第一阶段：（1999-2005年）

2005年之前，激光近净成形基本技术成形期发展较快。由于该制备方法获得的高性能金属构件对铁合金高性能结构件的短周期、低成本的需要具有良好优势，使得获得了一定的发展速度。其中，2001年，由英特尔公司在申请号为U520010961475A的专利技术中提出了将净成形技术用于生产高精度的电容的技术方案，开创了将该技术用于生产精密电子产品用途的先河，加工制造过程无需腐蚀金属，生产的产品精度高。2003年，北京航空航天大学王华明教授带领的团队提出了激光近净成形冷却方法申请了专利（CN03119343A）。另外，中国科学院沈阳自动化研究就激光近净成形的同轴送粉器申请了专利（CN200320131242），提出一种在激光工程化净成形系统中用于金属粉末的贮存、定量送给、均匀分割以及精确喷射的同轴送粉器。

2.2 第二阶段：（2006年至今）

从2006年开始，中国申请开始大量增加，这其中包括北京航空航天大学、西北工业大学、华中科技大学、中北大学、西安交通大学、华南理工大学等院校，也包括北京有色金属研究总院等科研机构，沈阳大陆激光集团作为这项技术的主要企业代表也贡献了大量专利申请量。

2010年，在专利申请号为W02010CA01219的国际专利申请中将记忆合金用于近净成形的材料，开创了“4D打印”的增材制造时代，即加上了材料在特定环境下自我变形、自我恢复的维度。

首先，激光近净成形相关的专利申请主要集中在B22F（粉末冶金）和B23K（焊接和镀覆）两个领域，其申请量分别达到了20%和10%，可见，上述两个领域是激光近净成形研究的热点和重点，这是因为在B22F（粉末冶金）中包含子分类B22F 3/00（由金属粉末制造工件或制品，其特点为用压实或烧结的方法），而B23K涉及对材料表面分层堆积成形的大量专利申请，也是增材制造的发起领域之一。

其次，B33Y（增材制造）、C23C（一般防积垢;非机械方法去除表面上的金属材料;金属材料的缓蚀）、C22C（合金）等分类位置也分配得到了技术人员的大量精力;除这些领域外，在别处技术科技领域中的专利申请量占比为35%，由此，激光近净成形所应用或涉及的领域非常广泛，正如其他增材制造技术一样，其是一种多学科交叉的新兴技术，存在技术复杂，分支细密，且不容易进行精确检索的特点，同时，激光近净成形技术因为具有上述具有技术生命力的特点，其也必然具有广阔的研究空間和应用前景。

在激光近净成形技术领域的专利申请量的国别分布中，中国、美国、德意志、日本国、韩国、澳大利亚占据排名的前六位，这里边，美国的专利申请多分布在2005年以前，而我们国家的申请量多集中在2005年以后，还有，PCT国际申请占到了52项。激光近净成形在世界各个国家的国防装备以及航空航天系统的零部件生产中起到了巨大作用，无论是整体也好，还是局部采用，激光近净成形技术都是非常利于解决例如钛合金等难加工金属材料的复杂成型，并基本解决了存货和浪费问题，对于国防设备可以更精干、更节能，更安全。

同时，经过分析发现，在激光近净成形技术的全球研究上，在近几年，美国在这个领域的研发慢慢停滞不前，同时以德国为首的欧洲以及我们的邻国日本、韩国的研发和推广在迅速跟进，澳大利亚也专门为此项技术制订了金属激光近净成形的路线规划方针，韩国也出台了专门扶持激光近净成形制造机械开发的政策，作为我们国家的技术创新主体，各企业以及高校，应该抓住航空技术研发这个重要契机，抓紧时间突破技术壁垒，使我们国家的激光近净成形技术再上新台阶，成为该项技术在世界上的先进国家。