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专栏浅析专利保护在 3D 打印领域的现状与挑战

2020-10-20  3712

作者:范晓华

来源:创意世界杂志

3D 打印起源于 1970 年代末,到今天 3D 打印概念已经没有那么陌生,我们生活周边很多产品都已经开始 3D 打印增 材制造,比如新冠肺炎疫情下,很多 3D 打印公司快速反应,小到打印口罩、拭子,大到打印房屋等,在社会中体 现着巨大市场价值和未来潜力。

中国作为全球 3D 打印领域的重要组成部分,企业对专利申请到底有多重要?相信现在没有人不重视知识产权的力量和价值。

3D 打印的检测拭子和呼吸阀

一、首先,我们概括的分析下,专利的价值。

市场经济存在着激烈竞争,商场如战场,人皆知之,谁都想自己的产品能占领市场,要达到这种目的,就要把自己的发明创造及时申请专利,使自己的发明创造得到国家法律保护,否则,你的发明创造谁都可以使用,你的产品谁都可以仿造,那时就会失去占有市场的机会。

1、独占市场

一种产品只要授予专利权,就等于在市场上具有了独占权。未经专利权人的许可,任何人都不得生产、销售、许诺销售、使用、进口该专利产品。 因此,专利有很重要的占领和保护市场的作用,它把对专利的保护与国际间的贸易相挂钩,强化了对专利的保护力度。

2、防止他人模仿

专利申请可以防止他人模仿开发的新技术、新产品。一项技术一旦申请专利,无论这项技术通过发表论文,还是参加学术会议或展示会,或以其它方式的公开,均是在法律保护下的,任何人即使通过上述途径学会或掌握了这项技术,在这项技术被授予专利权后,也不能随便使用。

3、可作为商品来出售(转让)

专利技术可以作为商品出售(转让)。纯技术一旦被授予专利权就变成了工业产权,形成了无形资产,具有了价值。 一项纯技术不能成为工业产权(技术秘密除外)。因此,技术发明只有申请专利,并经专利局审查后,授予专利权, 才能变成国际公认的无形资产。

4、避免被他人抢先申请

虽然专利法规定在专利申请日前应当在国内没有公开制造、销售、使用过,但由于事后要取得相应的有效证据相当困难,因此,存在他人将你已经公开的产品(或技术)拿去申请并获得有效专利的可能,甚至倒过来追究你的侵权责任,到时就得不偿失了。

5、可靠的宣传途径

在宣传广告或产品打上专利标志,消费者认为这种商品更具可靠性、信用性,提高企业的知名度。

二、其次,3D 打印技术的突破和应用领域及价值

3D 打印技术已经是风靡全球的新兴打印技术,完全颠覆了传统打印技术的工业革新。

3D 打印也就是增材制造,是一种快速成型技术:即以数字模型文件为基础,运用粉末状金属、塑料、蜡或聚合物等 可粘合材料,通过逐层打印的方式来构造物体的技术。目前 3D 打印技术已经在珠宝、医疗、建筑、汽车、航空、 枪支、工程、教育、工业设计等诸多领域都有所应用,将来可能会有更多领域应用该项技术。

3D 打印的枪支,图片来源于知乎

美国《时代》周刊已将 3D 打印产业列为"美国十大增长最快的工业",英国《经济学人》杂志认为它将与其他数字化生产模式一起推动实现新的工业革命.随着社会的发展,人们对知识产权保护越来越重视,3D 打印技术必然会涉及这一问题,尤其是 3D 打印机可以随意复制任何东西的特性。

所以,3D 打印和知识产权的联系,更加紧密。3D 打印自创造的那天起,就与知识产权有着纷繁复杂的纠葛。

作为一项高新技术,总是能够在知识产权领域引起热议。一家英国游戏公司给某商家发出了停业“命令”,原因是 该商家打印出了该公司的流行桌面游戏“战锤”中人物的实体模型。还有,一位荷兰设计者给 Thingiverse(美国某 公司旗下的 3D 模型展示平台)发送了“下线通知”,作为 3D 打印机设计编码的在线信息库,Thingiverse 可以让任 何人在线免费下载并分享这位设计师的设计。另外,备受争议的瑞典文件共享网站——海盗湾,一直是世界各地的 诉讼目标,从这些案例可以看出,3D 打印与知识产权保护的冲突是十分激烈的。

三、3D 打印可能涉及的知识产权问题以及如何规避这些问题的方法。

1、3D 打印与专利法

3D 打印与专利保护有着千丝万缕的关系。专利可以保护产品、制造方法和外观设计,在 3D 打印领域,要复制的产品以及产品的外观设计只要满足专利的授权条件是可以获得专利保护的。但是,专利权人在物理世界中维权会很困难,在 3D 打印这种半物理半虚拟网络化的世界中,专利权人需要证明有人确实在物理世界复制了其专利产品,就更加困难。另外,和商标保护类似,专利权的保护也只限于商业使用,出于非商业目的的使用就不会造成专利侵权。也不排除专利法发生根本变革之可能,但如何变革,目前难以预料。

专利保护的核心是判定被控侵权方法或产品有没有侵犯专利权,也就是被控侵权方法或产品有没有落入专利权利要求的保护范围。专利保护的是工业方法或工业产品,由于 3D 打印采用层层堆积的方法与传统的通过切割原料或通过模具成型制造产品不同,除非专利方法本身涉及 3D 打印方法,否则 3D 打印几乎不会侵犯专利方法,因此我们把重点放在专利产品的权利要求上。3D 打印技术本身不可避免地要适用专利法,问题是它们有无特殊之处。到目前为止,3D 打印累积性的技术大多已被申请并获得专利,因此权利人之外的其他人出于商业目的使用这些技术,必须事前获得许可,否则有侵权嫌疑。

3D 打印材料也可能具有一定的特殊性,增材制造材料的开发等形成的相关技术也同样适用专利法。这些基本材料有 热塑性塑料、金属粉末、陶瓷粉末,几乎任何合金,共晶系统金属、可食用材料,光硬化树脂液态树脂, PLA、ABS 树脂,金属线、塑料线,纸、金属膜、塑料薄膜,钛合金,热塑料粉末及石膏等。当然,涉及这些材料的发明专利的申请、授权、运用和保护等制度不会因为它们用于 3D 打印而与其他材料的发明而有所不同。

与一般专利相比,它们无任何特殊性。如果说两者之间有区别的话,则主要体现在:专利权的保护也只限于商业使 用,出于非商业目的的使用就不会造成专利侵权。如果将来未经专利权人同意出于个人使用目的“打印”了权利人的产品或运用了权利人的技术被视为侵权的话,追究“打印”者的侵权责任十分艰难。也不排除专利法发生根本变革之可能,但如何变革,目前难以预料。

2、3D 打印给知识产权保护带来的挑战

在讨论 3D 打印对知识产权的影响过程中,有时难免会出现过高或过低的判断:可能夸大也可能低估某些问题。就 3D 打印中的知识产权问题而言,认为 3D 打印会给现存知识产权制度带来颠覆性的挑战,无疑是夸大其词;但说一点挑战也没有,现有知识产权制度完全能够应付其带来的问题,显然是没有看到这种新技术可能带来的变化。实际上从事物发展的规律来看,都有一个渐进的过程。如果将来某一天,3D 打印技术无所不能且人人触手可得,则可能会给知识产权制度带来颠覆性的变化。但在相当长的时间内,它仍然要遵循基本的知识产权法原则。因此,不管是现在还是将来,3D 打印在知识产权上的纠纷都应该引起人们的重视。

总体上说,3D 打印的核心是打印技术和打印模型,而对于技术问题一般由专利法调整,没有太多的争议,但对于打 印模型及与其相关的“复制”与“合理使用”争议较大;由此有人认为,3D 打印与著作权法有着更为密切的联系也是有一定道理的。

四、3D 打印在全球的专利申请情况是怎样呢?

3D 打印技术席卷各行业领域,主要包括制作、医疗、教育、考古、建筑和军事等领域,3D 打印技术已从实验室快速走向实际应用,而随着技术的成熟,3D 打印将会应用在更多领域,为人类生活提供更多便利。

3D 打印的产业链

3D 打印产业链自上而下主要包含打印材料、打印设备和打印服务三大类,这三类市场份额占比分别为 37%、39%和 24%。

中国和美国在各个 3D 打印分支技术领域专利均较多,中国在 3D 打印技术领域专利最多,且涉及技术范围最为全面, 涉及上述全部分支技术领域。欧专局和国际 PCT 专利数量大,说明各国家注重在其他国家市场,正积极的进行国际专利布局,也能够说明 3D 打印技术为全球热门研究技术领域,在全球范围内竞争比较激烈。

五、3D 打印与专利之间如何实现平衡?

在全球互联网的发展历程中,美国互联网行业出现过两款曾经最流行的 p2p 产品——Napster 和 Grokster,这两款软件都给大量互联网用户提供共享电脑文件(通常是数字音乐)服务。但这种做法却严重侵犯了歌曲的版权,最终这两个产品的公司均在法庭上败诉。

科幻电影中常出现这样的镜头——只要按一下按钮就可以下载实物,让实物即刻现于眼前。电影中的情节早已成为现实,自从有了 3D 打印机,人们可以通过下载一份 CAD(computer-aided design)文件让打印机制作出一个实实在在的三维实物。

CAD 文件是数字模式的,这些文件跟电影和音乐一样可以通过文件共享服务实现网上共享,因此势必会被肆无忌惮地侵犯版权。此外,专利制度可能也会遇到同样的挑战,因为如今的一部分 3D 打印已经对取得专利的发明产生了侵权。然而问题在于,与相对完善的版权法相比,专利系统对于这种情况的应对还有待改善。

指间工厂

通过下载 CAD 文件的 3D 打印在技术层面上又被称为"增材制造(additive manufacturing,AM,采用材料逐渐累加的方法制造实体零件)",拥有这项技术,人们甚至能在家里“打印”出实物。打印机可以按照文件说明进行“打 印”:喷头喷射出微小的材料层层堆叠,最后组合成实物。3D 打印也可以“打印”出非常复杂的物体,例如火箭引擎部件、人体组织、仿生耳,甚至能“打印”出一把真正的"枪"。

目前,人们扫描物体或在电脑上设计出虚拟物体时就可以生成 CAD 文件,所以一旦人们按一下按钮就能造出实物。 但如果该物品受到专利保护,按下按钮就等于侵权。

对专利保护的潜在忽视

政府用专利来奖励那些带来重大进步的发明创造,专利持有人可以禁止他人制造、使用、出售或进口他的发明;可以防止竞争者进入市场,并赚回开发成本;还可以让自己的发明付诸商用。如果人们越过专利约束,专利就会贬值, 这些重要的奖励机制就会遭到破坏。3D 打印存在这样的隐患:只要拥有 CAD 文件,任何人都可以“打印”出受专利保护的物品,构成侵权。一旦有人打印出已取得专利的发明,他就等于“制造”了该物品,这就侵犯了专利持有人的权利。 

一项发明被 3D 打印机打印出来,就对发明的专利持有人构成了潜在的损失。若要起诉侵权,专利持有人需知道谁在使用 3D 打印机制造未经他授权的专利发明。但这实在太难了,因为用于商业交易的 3D 打印机分布在世界上各个角落。

或者专利持有人可以起诉那些给侵权行为提供便利的人,比如美国的专利法就允许专利持有人起诉诱导他人侵权的当事人。这里的潜在侵权诱导人可以是 3D 打印机销售商、给侵权人提供专利设备 CAD 文件的人、出售或共享多种 CAD 文件(指导 3D 打印机制造出已受专利保护的发明)的网站等。

类似地,美国的版权法也同样禁止侵权诱导行为。Grokster 公司本身并没有制造音乐的侵权副本,但它确实帮助他人下载了侵权副本。美国最高法院(The Supreme Court )认为 Grokster 公司可能诱导了版权侵权,最终导致了 Grokster 公司破产(这个案子和国内最近的快播案有异曲同工之妙)。其实,同样的方法也适用于专利保护。 但人们只有确切了解了相关专利,才能承担专利侵权诱导的责任。对音乐来说,所有人都知道歌曲作品受版权保护, 但不是每个人都知道某个特定的设备受到专利保护。现在世界上有数十万个专利,人们不太可能对使用 3D 打印机可能侵犯的所有专利都一清二楚。

举个例子,如果一名牙医发明了一种很棒的新型塑料牙套,并申请了专利。无独有偶,另一位精通电脑的牙医用 CAD 文件也想出了同样的设计。随后精通电脑的牙医给他拥有 3D 打印机的牙医朋友们共享了 CAD 文件,于是他的朋友们都开始打印出了这种塑料牙套。这种基于互联网的共享规模根本无法预计,严格来讲,任何打印这种牙套的人都算侵权。但申请塑料牙套专利的牙医(即专利持有人)怎么可能找到所有侵权的人?而且开始共享 CAD 文件的第一位牙医必须知道这项专利的存在才能承担诱导责任,但这几乎是不可能的。

CAD 文件本身是否应该存在侵权?

美国一些大学法学院的教授认为法院可以解决 3D 打印会破坏专利制度提供的发明奖励机制这一问题,方法是将侵权的源头聚焦于 CAD 文件上,而并非所打印的物品上。

正如前面 Napster 和 Grokster 侵犯版权类似:CAD 文件本身就是侵权,因为 CAD 文件就是原专利产品的数字副本。 而目前的专利法并没有这样认定,而是认定人们必须制造出原专利产品的有形版本才算侵权。但实际上是,只要拥有 CAD 文件和 3D 打印机,任何人只需按下按钮就能够制造出侵权的实物。从这个角度来看,专利法是否应该与版权法一样,将 CAD 文件认定为对原专利产品的数字式专利的侵权呢?

在未经专利持有人许可的情况下,如果有人销售能够打印已受专利保护物品的 CAD 文件,这种行为应该算作侵权。 如果某人所发明的物品受到了专利保护,那么该专利所对应的 CAD 文件就拥有相应的价值,所以该专利 CAD 文件的 销售者实际上就已经侵占了该专利所带来的经济价值。

由 3D 打印牵扯出版权、专利等各方面新出现的问题非常复杂,大部分也并非很容易就能解决。而众所周知,无论哪个国家的法律法规进行调整都需要相应的时间和过程,所以世界各国如何采取行动解决目前这些问题尚不明朗。但有一点不可避免,即 3D 打印会给全世界所有国家的专利保护带来挑战。令人讽刺的是,如果相关问题处理不当,3D 打印这项当代最伟大的一项发明有可能会成为阻碍新发明的关键因素。

机器方面

国外撕逼最有名的一个是,formlabs 的光固化机器 form1 抄袭 3D system 的机器,几乎是复制。最后是 3dsystem 起诉,胜诉。百度了一个新闻链接,在这里 3D Systesm 与 Formslabs 的 SLA 专利诉讼达成和解,Formlabs 支付 8% 的版权费。

国内比较出名的是去年底到今年初的,珠海西通关于打印头设计专利起诉天威。过程很曲折,1 月份的时候,好像是判了西通胜诉,但是经过天威的各种举证,又判了西通的专利无效,现在没看到最新进展,应该就是判定天威没有侵权吧。

内容方面

主要发生在国外著名的 3D 模型分享社区 thingiverse 上。我知道的有 2 次比较出名的,一次是有一个用户上传了 《口袋妖怪》中妙蛙种子的模型,被任天堂一纸公文告知 thingiverse,thingiverse 将该模型下架了。

一次是美国超级碗上,在演出过程中,不按常理跳舞而大红的 Left shark(不知道怎么翻译好,姑且认为是左边的鲨鱼吧),有一个用户上传了 Left Shark 的模型到 thingiverse 上,也是被版权所有方一纸公文,从 thingiverse 上下架了。

涉及到打印原理方面

有一起是 stratasys 起诉中国 3D 打印厂家太尔时代,起诉的是原理性的专利侵权。这个如果判太尔时代输了的话, 其他所有做 FDM 3D 打印机的,几乎都侵权 stratasys 了。最后的结果是判定太尔时代没有侵权。

如何看待?

现在打印机本身抄袭太多,如果要追究外观侵权,淘宝上 N 多机器都抄袭了 makerbot 的 replicator。包括国内现在比较知名的闪铸、天威、西通等等。西通的 SLA 机器和 form 1 几乎是一模一样的。

感觉主要是现在还是 3D 打印机发展的早期,非常混乱。大家都在忙着发展自己,可能有的涉及到抄袭的,没有到很大规模前,别人都没空来起诉你。但是一旦规模大了,影响大了,这种明目张胆的抄袭行为,是没法长久发展的。

从专利数量上,中国处于领先地位

3D 打印颠覆了传统生产加工模式,是当下十分热门的新兴技术。

在全球 3D 打印技术发展过程中,虽然中国起步较晚,但却后来者居上。

中国专利保护协会发布的数据显示,截止到 2018 年 12 月 20 日,全球已公开的与 3D 打印相关的专利总量达 8 万件 左右,主要集中在中国(3.9 万余件)、美国(2.1 万余件)、韩国(0.5 万余件)、德国(0.2 万余件)…… 仅从专利数量上,中国处于领先地位。

增长趋势

当前全球 3D 打印技术专利申请处于稳定地增长趋势。

从中国专利许可数据来看,2007 年才开始有相关专利的许可,2015 年后呈现大幅增长趋势。

数据来源:智慧芽全球数据库

可推测该不但专利申请量增加,其利用率比较明显,技术转化相对较快。 根据目前的趋势来看,未来几年该行业的专利技术将逐渐应用到产业上,产业链逐渐走向完整化。

整体来说,未来 3D 打印应用的需求还有很大市场空间。

理论阶段

虽然专利申请数量占据了领先地位,但是中国在 3D 打印这一块的大部分研发设计主要集中在高校,尤其是一些设计还停留在理论阶段,因此能够投入生产的实际产品还比较少。

同时,国内 3D 打印技术革新仍然比较单一,发展缓慢。

从全球专利申请人来看,申请人大部分来自于国外企业。

国内专注于 3D 打印的企业相对较少,中国在 3D 打印这一块明显落后于美国。

更为关键的是,外资在中国也布局了相当多的专利,这无疑会削弱中国在 3D 打印领域的市场竞争力。

因此,若想抢占市场,中国企业必需加大在该领域的研发,充分利用国内市场。

不过,不单是中国 3D 打印技术进展缓慢,全球 3D 打印技术的发展仍存在诸多技术瓶颈,技术更新程度并不能满足 当前市场需求。

从数量上来看,全球专利技术构成主要集中在 B29C 和 B33Y,外围专利还比较少,反映出该领域的一些关键技术还 有待突破。

由于比较关键的技术得不到解决,所以外围专利技术难以入手,自然也得不到发展。

(B29C:塑料的成型或连接;塑性状态物质的一般成型;已成型产品的后续工艺,例如修整;B33Y:加性制造,即 通过加性沉积、加性团聚或加性分层制造三维物体;B22F:金属粉末的加工;由金属粉末制造制品;金属粉末的制 造;金属粉末的专用装置或设备。)

市场机遇

从 3D 打印技术的应用来看,主要带动了化学原料和化学制品制造业的发展,所以从事 3D 打印的企业需要多关注该 行业的创新活跃情况,这也说明了 3D 打印在打印材料上需要更多的技术突破。

(C26:化学原料和化学制品制造业;C35:专用设备制造业;C31/32:基本金属的制造;C34:通用设备制造业; C39:计算机、通信和其他电子设备制造业。) 

值得一提的是,目前 3D 打印技术难以在工业上大规模应用的主要问题在于打印材料的限制。 虽然打印材料虽然逐渐增多,但仍然不能满足工业的需求。

且打印材料价格昂贵,这也是阻碍 3D 打印工业化发展的一个重要原因。

因此,研发更多可打印材料,并控制材料的成本将是未来一段时间内 3D 打印企业主要方向之一。

毫无疑问,在 3D 打印领域中,包括材料和设备在内的核心技术保护问题必然是与专利息息相关的。未来,3D 打印 技术将具有很大的发展空间,企业及个人不仅需要在核心技术上有所创新与突破,而且要提升重视创新技术的专利 保护意识。

首先,在专利撰写过程中要全面考虑,重视对现有技术的检索,提前做好专利布局工作;其次,在判断本领域相关 专利申请是否具备创造性时,应从发明构思角度,整体考虑本申请与现有技术的技术问题、所采用的技术手段、所 取得的技术效果,其中包括:

第一,对比文件与本专利申请的技术领域是否相同;第二,本专利申请与最接近现有技术之间的区别技术特征是否 被现有技术中的相关技术手段所公开,且该技术手段在现有技术中所起的作用与其在要求保护的发明中为解决其实 际技术问题所起的作用是否相同;第三,现有技术是否公开了本专利申请权利要求中的技术特征,且是否存在解决 相应技术问题的技术启示;第四,现有技术是否给出技术启示或多篇现有技术之间是否存在结合启示;第五,本专 利申请权利要求所要求保护的技术方案是否带来了有益的技术效果。

因此,在具体的判断过程中,应综合考虑上述因素,客观地进行创造性评定。

总之,3D 打印技术在发展过程中,企业及个人不仅要对相关技术进行研发、创新与突破,还应更加重视专利布局工 作,加强对新技术的知识产权保护。

参考资料: 1、维基百科,3D 打印

2、科易网:申请专利必知五要素

3、电子工程世界《3D 打印对现行知识产权带来挑战》

4、知乎:3D 打印枪支,是天使还是魔鬼


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