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3D打印产业技术的演变与预测研究(一)

一、引 言
        3D打印产业是近年来兴起的极具代表性及发展潜力的新兴产业。3D打印技术(即增材制造技术)是通过CAD设计数据采用材料逐层累加的方法制造实体零件的技术,相对于传统的材料去除技术,是一种“自下而上”材料累加的制造方法,具有制作精度高、制作周期短、可以实现个性化制作、制作成本相对低等优点,很可能带来制造技术的范式转变。尤其是2l世纪以后,3D打印技术发展瞬息万
变,新兴技术不断涌现,技术发展分支众多,可面向金属、树脂、尼龙、生物组织等不同材料,其应用领域极其广泛。关于3D打印的技术预测受到学术界与产业界的普遍重视。科学分析3D打印技术的发展和应用趋势,能够为科研机构及企业单位制定技术战略、确立重点研发方向提供依据。

        当前,技术预测已被大规模应用于对未来科技发展的研究,并发展出多种技术预测的方法 j。然而,现有大部分技术预测都是偏重于专家德尔菲法等定性的预测,缺乏定量的数据分析,技术预测的客观性和有效性不足。因此,拟结合专利数据定量分析的方法来进行技术预测,以减少传统技术预测主观偏误性较高的问题。由于新兴产业技术创新高度活跃,多条技术轨迹并行发展,主导技术路线尚不明朗,由此可通过专利主路径分析法来对新兴产业技术及其应用进行有效地分析和预测。应用基于专利引文网络的主路径分析方法对3D打印产业技术演化进行分析,通过梳理3D打印技术领域专利发展历程,探索产业专利技术发展的主路径,从而对新兴产业发展的重点技术方向进行分析和预测,从而增强技术预测的客观性、全面性和有效性,为把握重点技术演进过程和预测未来技术走向提供依据,同时对企业和组织制定相应的技术开发策略起到指示作用。

二、文献综述
1.3D打印产业技术情报分析
        3D打印技术的快速发展以及其对制造范式的巨大影响引起了各界人士的广泛关注。3D打印可以面向金属、树脂、尼龙、生物组织等不同材料,亦可应用于工业生产、航空航天、生物医疗、建筑、创意设计等诸多领域。由于3D打印产业技术分支较多,其主导范式和方向尚不明朗。关于3D打印产业技术发展的预测研究大多是基于领域专家的主观判断,往往会产生主观偏误性,并且难以达成共识。

        近年来,学者们开始尝试从文献和专利角度对3D打印技术进行分析研究。刘红光等从专利情报分析的角度,对3D打印技术的申请量趋势、国家分布及主要专利权人等进行分析,研究该领域的整体发展态势和重要专利权人,识别该领域的核心技术以及存在的空白点。闫佳丽 以Pajek为工具,从专利权人的角度对3D打印技术的专利文献进行分析,从而揭示了该领域的合作概况。吴菲菲等 从作者合著关系的角度,对3D打印相关文献进行分析,识别3D打印技术研究团队,从而发现具有跨学科研究特征的桥梁型团队,分析团队中的关键成员、团队研究方向和研究领域,判断出3D打印技术的应用前景。当时,尽管关于3D打印技术方面的研究文献较多,但对其发展过程中技术演进的研究较少。

        鉴于技术发展通常基于以前的重要技术,因此利用专利引文主路径分析可以定量描绘3D打印相关领域的关键技术及发展趋势,从而为分析技术的演化过程及趋势,为技术预测提供科学、客观的依据。

2.技术预测与主路径分析
(1)技术预测
        技术预测是对技术发展进行不问断的检测,初步找出技术或产品的潜在发展领域,并评价其在该领域内的发展潜能l6j,它是对技术变化(特别是发明、创新和采用)的效应、特性、潜在方向和变化速度等方面做出系统性、目标性的阐释和展望 ,旨在提升技术竞争力。后来,Matin 进一步提出技术预见是对未来较长时期内的科学、技术、经济和社会发展进行系统研究,其目标就是要确定具有战略性的研究领域,以及选择那些可能产生最大经济与社会效益的通用新技术。

        技术预测首先要识别技术发展阶段,对技术、贸易、商业等文献资料进行收集 。如果存在缺乏史料、外部因素(决策者、竞争者、公众观点)影响大于技术本身、道德主导技术发展等情况,则主要依赖专家观点。此外,可以对新进入者、公开文献等数量变化进行分析识别技术发展阶段。在掌握了技术发展阶段后,仍无法预言未来重大的发展方向,还需要对该阶段的研究前沿、热点、空白点等方面做进一步分析。

        传统的技术预测通常较多依赖专家的主观判断,并且强调技术对经济和社会单方面的作用,来识别未来的技术发展动向;而今技术预测发展的两个趋势是:一方面,借助数据资源进行定量分析,以克服单纯定性分析和主观判断所可能导致的有偏性;另一方面,综合分析科学、经济、环境、社会等因素,不只是考虑科学技术“推动”,还考虑未来经济和社会需要“拉动”,识别未来可能的发展趋势并作出选择。
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