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作者姓名(中文):林漢婷
作者姓名(英文):Han-Ting Lin
論文名稱(中文):積層製造關鍵專利之技術發展與專利強度之研究
論文名稱(外文):A Study of Technical Development and Patent Strength on Key Patents of Additive Manufacturing
指導教授姓名(中文):劉國讚
指導教授姓名(英文):Kuo-Tsan Liu
口試委員姓名(中文):蘇威年
郭開誠
口試委員姓名(英文):Wei-Nien Su
Kai-Chen Kuo
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣科技大學
系所名稱:專利研究所
學號:M10124003
出版年(民國):103
畢業學年度:102
學期:2
語文別:中文
論文頁數:195
中文關鍵詞:發展趨勢專利指標專利分析與佈局積層製造3D列印
外文關鍵詞:Development TrendPatent IndicatorPatent Analysis and PortfoliosAdditive Manufacturing3D Printing
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在特定專利技術領域中,關鍵專利是難以作迴避設計的基本專利,因此被認為有較高的專利強度與價值,跟隨關鍵專利而發展出來的後續專利,會引用關鍵專利而增加關鍵專利的引用數而增加其專利強度,但新技術逐漸取代舊技術的市場需求會使關鍵專利強度降低,本文將分析研究關鍵專利的強度,並以積層製造技術中的關鍵專利探討之。

積層製造利用逐層堆疊與累積方式的製造方法,符合消費導向的產品客製化及交付加速化,能在短時間內依照數位設計直接製造出三維物件或工業成品,是近年熱門產業,卻因關鍵專利之存在而阻礙發展。新技術開發在關鍵專利的重重阻礙下,無法自由實施該技術,或至少必須付出可觀的權利金。本文以關鍵專利為核心,並以三個層面進行分析:(1)針對積層製造領域之專利進行總體分析,以得知大範圍的專利申請趨勢、競爭公司、技術應用層面等;(2)分析關鍵專利的技術發展趨勢,得以瞭解該技術起源歷程及其未來專利佈署的研發動向;(3)藉由專利被引用數來評估其關鍵專利的歷年強度變化、專利廣度、專利普遍度等價值。

本文之分析結果如下:(1)積層製造領域之專利數量近年來穩定增長,但主要技術仍掌握在握有關鍵專利之公司手中,如美國3D Systems與Stratasys公司。而技術應用則以醫療齒腔類之前景看好;未來積層製造技術市場取決於材料開發,金屬是主要的材料。(2)欲投入研發者,可朝現有材料與其他功能結合為導向,如採數字光源處理投影技術與光敏樹脂結合,以利其快速定位商業經營模式與交易方式;(3)由專利強度分析可知,當引用次數越多,其中的再發明次數即越多,故在增加強度同時也因再發明專利的存在而削弱其價值,因再發明專利更貼近市場需求,極具影響力;(4)在各特性指標評估項目的積分則以粉末床熔化成型技術的表現最為出色。
For some patented technologies, it is quite difficult to design around a patent especially when it comes to key patents that are also known as basic patents. Therefore, key patents are considered to have high strengths and high values. Patents developed subsequently from the key patents will make reference to the key patents. As more patents make reference to the key patents, the key patents will acquire more strength. However, as the market demands that old technologies be replaced by new technologies, the key patent strengths are reduced as well. This study will analyze and research the strengths of key patents adopted in additive manufacturing technologies.

Additive manufacturing utilizes layer-by-layer stacking and accumulation methods, consumer-oriented product customization and delivery acceleration technologies. Therefore, additive manufacturing has become one of most popular technologies in the world in recent years that can be used to directly produce 3D products or finished industrial products based on digital design prototypes within a short period of time. Nevertheless, key patents have constantly obstructed the development, application, and implementation of additive manufacturing as adopting the key patents will require considerable amounts of royalties. This study centers on the key patents and conducts analyses as follows:
(1) Conducting an overall analysis on the patents used in additive manufacturing in order to fathom the trends of patent applications, competing companies, and technology applications in a wide range;
(2) Conducting an analysis on the technological development trends of the key patents in order to fathom the origins and histories of the technologies as well as the future deployment of the key patents in the research and development process; and
(3) Evaluating the changes in the strength, breadth, and generality of the key patents from the number of times that the key patents are referred to.

The research results of this study are shown as follows: (1) The number of patents adopted in the additive manufacturing field has been growing steadily in recent years, but the key technologies are still grasped by companies possessing key patents, such as 3D Systems and Stratasys in the USA. Applying the key patents to dental cavities in the medical field is prospective; (2) In the future, the advances of additive manufacturing technologies will depend on the development of materials, which are primarily metals. This study suggests that those who want to delve into the field of research and development march towards combing existing materials to create new features. For example, digital light processing and projection technologies can be combined with a photosensitive resin in order to rapidly position its business model and transaction methods; (3) From the analysis on the patent strengths, we know that the more number of the times the patents are referred to, the more the number of re-inventions will be created. Namely, although the strengths of the patents are enhanced as the number of times the patents are referred to has gone up, the values are weakened with the presence of re-invented patents, as re-invented patents conform to the market demand to a better degree and thus exert extreme influence; and (4) As far as the credit points in various performance assessment indicators are concerned, the melt and mold technology, which is one of powder bed fusion technologies, exhibits the most outstanding performance.
摘 要 I
Abstract II
誌 謝 IV
目 錄 V
圖表索引 X
第一章緒論 1
1.1 前言 1
1.1.1 研究目的 1
1.1.2 研究動機 2
1.2 3D列印技術背景 3
1.2.1 技術領域介紹 3
1.2.2 產業發展現況 6
1.2.3 各項成型技術之原理概述 8
1.3 文獻探討與回顧 17
1.3.1 專利分析結合3D列印技術相關文獻 17
1.3.2 專利量化指標相關文獻 18
1.3.2.1 專利數量指標 19
1.3.2.2 專利特性指標 21
1.3.2.3 專利指標組合結合產業評估 22
1.3.3 專利分析與佈局相關文獻 25
1.3.4 國外相關文獻 26
1.3.4.1 專利分析結合3D列印技術 26
1.3.4.2 專利量化指標 27
1.4 研究方法與範圍 28
1.4.1 研究方法 28
1.4.2 研究範圍 29
1.5研究流程與架構 30
第二章技術範圍之界定與專利總體分析 32
2.1 前言 32
2.2 檢索策略的訂立 32
2.2.1 專利資料庫之選擇 33
2.2.2 關鍵詞的範圍 34
2.2.3 檢索式的建立 36
2.3 專利整體發展巨觀分析 37
2.3.1 專利發展歷程分析 37
2.3.2 專利技術發展階段性分析 38
2.3.3 專利申請國/地區分析 39
2.3.4 專利申請目標國/地區分析 40
2.4 專利分析之主流成型技術 41
2.4.1 檢索範圍與結果 42
2.4.2 專利歷年發展趨勢之各成型技術分析 43
2.4.3 專利件數活動分布之各成型技術分析 45
2.5 應用領域與子系統分析 46
2.5.1 專利之光聚合固化技術分析 46
2.5.2 專利之粉末床熔化成型技術分析 46
2.5.3 專利之疊層製造成型技術分析 47
2.5.4 專利之材料擠製成型技術分析 47
2.5.5 專利之粘結劑噴塗成型技術分析 48
2.5.6 專利之材料噴塗成型技術分析 48
2.5.7 專利之定向能量沉積技術分析 49
2.5.8 各項成型技術之綜合分析 50
2.6 專利分類分析 51
2.6.1 專利之光聚合固化技術分析 51
2.6.2 專利之粉末床熔化成型技術分析 51
2.6.3 專利之疊層製造成型技術分析 52
2.6.4 專利之材料擠製成型技術分析 53
2.6.5 專利之粘結劑噴塗成型技術分析 53
2.6.6 專利之材料噴塗成型技術分析 54
2.6.7 專利之定向能量沉積技術分析 54
2.7 主要專利權人分析 55
2.7.1 專利權人專利申請發展分析 55
2.7.2 專利權人歷年專利件數活動分析 58
2.8 重點公司專利分析 60
2.8.1 3D Systems公司之專利分析 60
2.8.1.1 專利件數整體發展 60
2.8.1.2 專利加值併購歷程 61
2.8.1.3 專利申請技術分布63
2.8.2 Stratasys公司之專利分析 64
2.8.2.1 專利件數整體發展 64
2.8.2.2 專利加值併購歷程 65
2.8.2.3 專利申請技術分布 66
2.8.3 EOS公司之專利分析 67
2.8.3.1 專利件數整體發展 67
2.8.3.2 專利申請技術分布 68
2.8.3.3 專利發明研發團隊 69
2.9 總結 70
2.9.1 歷年趨勢分析 70
2.9.2 專利之區域發展分析 70
2.9.3 專利之重要技術分析 70
2.9.4 技術領域與應用分析 71
2.9.5 專利權人分析 71
2.9.6 主要專利權人併購策略分析 71
第三章關鍵專利與主要專利權人之技術發展趨勢分析 72
3.1 前言 72
3.2 關鍵專利之技術分析 73
3.2.1 技術範圍之界定與發展歷程 73
3.2.2 專利之技術發展分析 77
3.2.3 專利之光聚合固化技術分析 78
3.2.4 專利之材料擠製成型技術分析 79
3.2.5 專利之材料噴塗成型技術分析 80
3.2.6 專利之粘結劑噴塗成型技術分析 81
3.2.7 專利之粉末床熔化成型技術分析 82
3.2.8 專利之定向能量沉積技術分析 84
3.2.9 專利之疊層製造成型技術分析 85
3.2.10 小結 86
3.3 重點公司之關鍵專利分析 87
3.3.1 技術範圍之界定 87
3.4 3D Systems公司之技術分析 88
3.4.1 專利申請之技術優勢和特色分析 88
3.4.2 專利申請之技術發展動向分析 88
3.4.2.1 專利之運算控制系統發展 90
3.4.2.2 專利之材料與成型系統發展 92
3.4.2.3 專利之硬體結構系統發展 95
3.4.3 小結 95
3.5 Stratasys公司之技術分析 96
3.5.1 專利申請之技術優勢和特色分析 96
3.5.2 專利申請之技術發展動向分析 96
3.5.2.1 專利之運算控制系統發展 98
3.5.2.2 專利之材料與成型系統發展 99
3.5.2.3 專利之硬體結構系統發展 101
3.5.3 小結 106
3.6 EOS公司之技術分析 107
3.6.1 專利申請之技術優勢和特色分析 107
3.6.2 專利申請之技術發展動向分析 107
3.6.2.1 專利之運算控制系統發展 109
3.6.2.2 專利之材料與成型系統發展 109
3.6.2.3 專利之硬體結構系統發展 112
3.6.3 小結 115
3.7 Arcam公司之技術分析 116
3.7.1 專利申請之技術優勢和特色分析 116
3.7.2 專利申請之技術發展動向分析 116
3.7.2.1 專利之運算控制系統發展 118
3.7.2.2 專利之材料與成型系統發展 119
3.7.2.3 專利之硬體結構系統發展 120
3.7.3 小結 120
3.8 EnvisionTEC公司之技術分析 121
3.8.1 專利申請之技術優勢和特色分析 121
3.8.2 專利申請之技術發展動向分析 121
3.8.2.1 專利之運算控制系統發展 123
3.8.2.2 專利之材料與成型系統發展 124
3.8.2.3 專利之硬體結構系統發展125
3.8.3 專利申請之技術發展動向分析 125
3.9 ExOne公司之技術分析 125
3.9.1 專利申請之技術優勢和特色分析 125
3.9.2 專利申請之技術發展動向分析 126
3.9.3 小結 128
3.10 總結 128
第四章關鍵專利之專利強度與價值分析 129
4.1 前言 129
4.1.1 檢索界定與技術領域 129
4.1.2 分析內容與項目 132
4.2 專利應用性 134
4.2.1 絕對引用分析 135
4.2.2 相對引用強度分析 136
4.2.3 綜合比較分析 137
4.3 專利再發明強度分析 140
4.3.1 再發明定義 140
4.3.2 再發明與引用專利 141
4.3.3 關鍵專利之再發明專利強 142
4.3.4 綜合比較分析 143
4.4 專利強度變化分析 146
4.4.1 強度驗證分析 147
4.5 專利特性指標分析 150
4.5.1 專利原創性分析 150
4.5.1.1 原創性分析 151
4.5.2 技術存續期分析 152
4.5.2.1 存續期分析 153
4.5.3 專利廣度分析 154
4.5.3.1 廣度技術分析 155
4.5.4 專利普遍性分析 157
4.5.4.1 普遍性技術分析 158
4.6 總結 160
4.6.1 專利有效期限內之強度變化 160
4.6.2 關鍵專利之指標性價值比較 162
第五章結論與未來研究方向 164
5.1 研究成果 164
5.1.1 專利分析之3D列印技術領域 164
5.1.2 技術發展趨勢 166
5.1.3 專利強度與價值 168
5.2 未來研究方向 170
5.2.1 專利分析與技術趨勢之研究方向 170
5.2.2 專利指標之建議方向 170
參考文獻 171
中文參考文獻 171
外文參考文獻 175
中文參考文獻
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[29] IPO Informatics Team(2013), 3D Printing A Patent Overview, Intellectual Property Office.
[30] Dr Wendy Kneissl(2013), IDTech EX 3D Printing 2014-2025: Technologies, Markets, Players.
[31] Patent iNSIGHT Pro™(2014), 3D Printing Insight Report, Gridlogics Technologies Pvt. Ltd.

專業報導
[1] Worldwide Guide to Rapid Prototyping. 網址:http://www.additive3d.com/home.htm(瀏覽日期2014/04/12)
[2] Make Parts Fast – A Design World Resource,Making sense of the 3D printing, additive manufacturing industry. 網址:http://www.makepartsfast.com/2012/08/4137/making-sense-of-the-3d-printing-additive-manufacturing-industry/(瀏覽日期2014/04/18)
[3] The 3D opportunity primer – The basics of additive manufacturing 網址:
http://dupress.com/articles/the-3d-opportunity-primer-the-basics-of-additive-manufacturing/(瀏覽日期2014/05/23)
 
 
 
 
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