无模铸型制造技术专利分析

陈轶鑫

一、前言

铸造是获得机械产品毛坯的主要方法之一,铸型加工是铸造生产中重要的组成部分。在普通的砂型制造中，从传统的有模铸型生产发展到无模铸型制造（简称无模铸型制造技术）是铸造生产中的一次重大变革。

专利是能够反映科学技术发展水平最新动态的情报文献，是世界上最大的技术信息源，其包含了世界90%~95%的科技信息，本文通过对无模铸型制造制备技术专利申请进行分析，为我国制造企业在该产业技术战略和技术研发方向提供参考。

二、无模铸型制造技术专利申请概况

本文以国家知识产权局专利数据库为专利检索数据库，以“无模”“铸型”“砂型”“铸造”“3D打印”及其扩展的关键词以及相关分类号进行检索，经过去噪、筛选，最终得到涉及无模铸型制造技术的专利申请。

检索结果表示，第一件在中国申请的关于无模铸型制造技术的申请是一件国际申请（公开号：CN1473079A），申请日是2004年2月4日，申请人为福塞可国际有限公司，可见，外国公司在我国关于无模铸型制造技术的专利布局较早。

在申请数量上，共享集团（该数据仅统计了该集团在该领域的主要申请人，包括宁夏共享模具有限公司、共享智能铸造产业创新中心和共享智能装备有限公司）位居首位，另外，机械科学研究总院先进制造技术研究中心也在该领域的申请量方面表现突出，体现出了较大的研发投入。通用电气公司在我国布局相关专利数量也较为客观。

国际上关于无模铸型制备技术的专利始于上个世纪90年代，在发展初期，专利申请数量较少，2010年后，随着相关技术的铸件成熟申请量铸件增多，2015年之后，中国专利申请数量迅速上升，逐渐占据了关于相关技术的专利申请量的较大份额；而与之相反的是，自2010年以来，关于无模铸型制备技术的国际申请数量大幅减少，这也许与国际大公司已经完成专利布局、技术走向成熟有关。

在普通的砂型制造中，从传统的有模铸型生产发展到无模铸型是铸造生产中的一次重大变革。有模铸型生产需要工艺转换，周期长，成本高，且存在精度损失，难以制造出高精度、表面质量好的铸型，不能小批量大型铸型的生产要求。目前的无模铸型制造工艺是将快速成形工艺与传统的树脂砂工艺相结合，该工艺虽突破了传统铸型制造工艺的许多障碍，使设计、制造的约束条件大大减少，但仍存在着很多缺点。目前典型的直接铸型工艺主要有SLS(Selective Laser Sintering)选择性激光烧结工艺、3D-P(3-Dimensional Printing)工艺、DSPC直接壳型制造(Direct Shell Production Casting)工艺和数字化无模铸型制造技术。

图1 无模铸型制造技术发展路线图

三、国内主要申请人专利申请及布局概况

从申请量上看，虽然我国关于无模铸型制造技术的研究起步时间晚于国外，但随着近年来产业突飞猛进的发展，专利申请量也远超国外，因此，本文主要针对国内主要申请人的专利申请进行分析。

3.1机械科学研究总院先进制造技术研究中心

机械科学研究总院先进制造技术研究中心的发明专利“无模铸型制造成形机”(ZL201110127890.9)获得第十八届中国专利金奖。经过检索发现，该公司早在2008年即申请了相关技术专利。

机械科学研究总院目前在我国该领域的专利申请量位于首位，下图为该公司在该领域的专利申请及授权概况（2019年之后的专利申请由于部分尚未完成专利审查，故授权量未完全体现）：

图2 机械科学研究总院无模铸型制造技术专利申请概况

从上图可以看出，该研究中心自2011年以来，各年专利申请量较稳定，均在2-4件之间，授权率也较高，体现了，可见该研究中心在无模铸型制备领域处于不断研发并申请专利保护状态。

而其获得第十八届专利金奖的专利申请也体现了其研发的方向为数字化无模铸型制造技术。机械科学研究总院先进制造技术研究中心主要在数字化无模铸型制备技术以及3D打印铸型方向进行研发及专利布局。并且自2016年以来，该中心已经将研发重心由数字化无模铸型制备技术转移至3D打印铸型方向，2016年至今申请的10件相关专利中，有8件都涉及3D打印铸型。

3.2宁夏共享集团

宁夏共享集团在无模铸型制造领域也积极进行专利布局，该集团至今在该领域的主要申请人包括宁夏共享模具有限公司、共享智能铸造产业创新中心和共享智能装备有限公司，该集团在该该领域的专利申请始于2014年，下图为该上述申请人在该领域的专利申请概况：

图3 宁夏共享集团无模铸型制造技术专利申请概况

从上图可以看出，宁夏共享模具有限公司在该领域申请专利适于2014年，主要申请时间集中在2016-2017年，2018年至今申请较少，而共享智能铸造产业创新中心申请相关专利始于2018年，共享智能装备有限公司在该技术方向上专利申请量相对较少。

而对该集团无模铸型制造技术专利布局来看，其申请的绝大部分专利均是采用3D打印铸型的方式实现无模铸型制造。

四、结语

我国对于无模铸型制造技术的研发和生产晚于美欧等国家，但近年来得到迅速发展，相应地，随着该技术在产业内的应用以及研发力度的加大，我国专利申请量也超过其他国家，提出许多较新颖的发明构思，由其是在数字化无模铸造领域，以机械科学研究总院先进制造技术研究中心为主的科研院所及企业申请量一系列具有较高价值的专利申请。

国内铸造生产商面对着越来越大的竞争压力，我国申请人在该领域进行研究时，应密切关注日美等国家的最新动向，提高研究起点，加大研发与创新力度。并且在在技术研究创新的同时，提高知识产权保护意识，积极向世界其他国家提出专利申请，并注重研发机构与企业的合作，实现强强联合，优势互补，将专利技术应用于生产实践，实现专利的产业化。

陈轶鑫（1987-），男，法学硕士，助理研究员，国家知识产权局专利局专利审查协作江苏中心，主要从事机械领域专利审查工作