Патентный анализ аддитивных технологий (3D-печати) в России за последние 5 лет. Часть вторая

В первой части мы подробно проанализировали патенты на изобретения, касающиеся 3D-печати. Теперь рассмотрим патенты на полезные модели, свидетельства на программы ЭВМ и базы данных, выданные в России. 

 Динамика по годам представлена в табл. 1.

Таблица 1: Динамика выдачи охранных документов по АТ в РФ в 2017-2022 гг., ед.

Источник: подсчет автора по базе ФИПС

Патенты на полезные модели

Патентов РФ на полезные модели за 2017-2022 гг. зарегистрировано 110 ед. Примечательно, что более 99% всех правообладателей — резиденты РФ. Единственный иностранец — Давиров Шароф Мажидович (Узбекистан). Он запатентовал в 2019 г. комбинированный имплантат для замещения локального дефекта диафиза трубчатой кости. Имплант выполнен из титана или биодеградируемого полимера по аддитивной технологии путем послойного наращивания материала (№193394).

Российских правообладателей полезных моделей в области АТ можно разделить на 5 основных групп:

1. Научно-медицинские учреждения. Среди них: Научный центр «Восстановительная травматология и ортопедия» имени академика Г.А. Илизарова (№171823 и №173371), Приволжский исследовательский медицинский университет Министерства здравоохранения РФ (№202645), Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И.П. Павлова (№198660), Уральский государственный медицинский университет (№187358), Уральский институт травматологии и ортопедии имени В.Д. Чаклина (№174198).

2. Вузы. Например, Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова (№191409 и др.), Волгоградский государственный технический университет (№195094), Казанский государственный архитектурно-строительный университет (№212572, 212573 и др.), Московский авиационный институт (№190821), Российский государственный университет им. А.Н. Косыгина (№201220 и др.), Севастопольский Госунивер (№204194). У некоторых провинциальных вузов из-за бедности, например Кубанский государственный аграрный университет им. И.Т. Трубилин (№188098) произошло досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента.

3. Предприятия оборонного комплекса. Здесь, к сожалению, мы никого указывать не будем.  

4. Малые инновационные предприятия. Среди них ООО «Аркодим» в Казани (№208482 и №209336), ООО «АТМ Акронекс» в Москве (№211301), ООО «Мультипринт 3Д» в Санкт-Петербурге (№215277), ООО «ГлобалТест», Нижегородская обл., г. Саров (№208684), ООО «Компания Имприта» в Красноярске (№210149), ООО Производственная компания «НИТ» в Волгограде(№210488).

5. Индивидуалы и неформальные партнёрские компании изобретателей. Среди них: Агамов Рауф Эрзиханович из Липецка (№198857), Белов Кирилл Константинович из Н.Новгорода (№204628), Волохин Евгений Андреевич И Тарасов Степан Станиславович из Екатеринбурга (№210235), Козленок Александр Владимирович из Санкт-Петербурга (№198952) и другие.

Среди «прочие» стоит отметить АО «Наука и инновации» (научно-технологическое подразделение госкорпорации «Росатом»), АО «ЦНИИмаш» — головной институт Государственной корпорации по космической деятельности «Роскосмос», Сколковский институт науки и технологий, Фонд перспективных исследований и Центральный научно-исследовательский и опытно-конструкторский институт робототехники и технической кибернетики.

Учреждения Академии Наук РФ, как это ни удивительно, отсутствуют среди патентообладателей и даже авторов/соавторов полезных моделей в области АТ. 

Авторами патентов выступили примерно 250 граждан России. Формально все патенты на полезные модели отнесены к нескольким группам международной патентной классификации (табл. 2).

Таблица 2: Распределение патентов на изобретения и патентов на полезные модели РФ за 2017-2022 гг.  в области аддитивных технологий по разделам МПК, %

Источник: подсчет автора по базе ФИПС

Видно, что в сравнении с изобретениями, запатентованных в РФ полезных моделей сравнительно больше по «А» (удовлетворение жизненных потребностей человека) и «В» (различные технологические процессы). Содержательный анализ полезных моделей по АТ показывает следующее.

Около 30% патентов посвящено металлам. В частности, Минпромторг РФ запатентовал соединительный элемент для трубопроводной арматуры газотурбинного двигателя (№175080). 

ООО  Научно-производственный центр «Лазеры и аппаратура ТМ» запатентовал дозатор порошкового материала для устройства послойного изготовления объемных изделий (№174759). ООО «Малое инновационное предприятие "Комплексные аддитивные технологии"» и Терентьев Сергей Александрович получили патент № 194071 на плазматрон для плазменной сварки и наплавки черных и цветных металлов. Производительность плазмотрона повышается за счет того, что он содержит сужающееся к выходному отверстию стабилизирующее сопло, соосное аноду и закрепленное на кольце. Плазмотрон содержит патрубок подачи стабилизирующего газа, соединенный с помощью отверстий в изолирующей части корпуса и соединяющихся зазоров между частями плазмотрона с выходным отверстием стабилизирующего сопла.

Около 25% посвящено полимерам, в основном термопластам, немного фотополимерам. ООО «Ф2 Инновации» получило патент №196247 «Быстросменный картридж для печатающей головки 3D-принтера». Суть в том, что обеспечивает быстрое переключение сменного элемента, в качестве которого выступает горячая часть экструдера. 

Быстросменный элемент включает нижнюю часть элемента и верхнюю часть элемента, соединённых между собой методом горячей посадки так, что верхняя часть вложена в нижнюю, причём в верхнюю часть элемента методом горячей посадки установлено сопло, причем так, что сопло проходит через соосное отверстие в нижней части элемента. 

ООО «Проект Инноватика» запатентовала высокоточную раму 3D-принтера закрытого типа (№211910). Техническим результатом является повышение точности позиционирования ходовых элементов рамы. Запатентованная рама 3D-принтера закрытого типа содержит вертикальные опоры, поперечные перекладины, верхний и нижний листы, установленные на поперечных перекладинах, профили-перемычки, опоры соединяются с перекладинами и профилями-перемычками посредством уголковых соединений, верхний и нижний листы имеют соосные отверстия под осевые направляющие и шарико-винтовую передачу, а в поперечных перекладинах установлены штифты, на которые установлены верхний и нижний листы.

Около 20% посвящено устройствам для укладки бетонной смеси методом аддитивной печати. В частности, Агамов Рауф Эрзиханович в одиночку изобрёл и запатентовал печатающую головку для строительных 3D — принтеров (№198857). Она содержит корпус-моноблок из металла, металлического сплава или композитного материала, обладающего необходимой прочностью, внутри которого находится емкость для строительной смеси, оснащенная шнеком-дозатором, также содержит экструдеры, соединенные гибкими шлангами с емкостью для строительной смеси. 

Облегченная скамейка прямоугольной формы из фибробетона, изготовленная методом 3D-печати, запатентована Казанским государственным архитектурно-строительным университетом (№213336). Поставленная задача достигается тем, что скамейка, включающая сиденье из продольных элементов, установленное на жесткой раме в виде объемного элемента, включающего опоры и пространственный ригель, выполненного на 3D-принтере единым монолитным элементом, со сквозными установочными отверстиями для крепления продольных элементов сиденья, с наружным слоем жесткой рамы, выполненным в виде замкнутого контура из фибробетона.

Примерно 10% патентов на полезные модели посвящены медицине. Так, ООО «Сенсор» и Российский научный центр «Восстановительная травматология и ортопедия" им. академика Г.А. Илизарова получили патент № «Имплантат культи трубчатой кости». Имплантат требуемой конструкции изготавливается на 3D-принтере на основании результатов КТ-исследования культи. Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова запатентовал индивидуальную модель чашечно-лоханочной системы почки (№193069). Полезная модель относится к урологии и может использоваться интраоперационно для навигации при выполнении перкутанной нефролитотрипсии, а также в качестве учебного пособия для выработки тактики выполнения перкутанной нефролитотрипсии. 

Отдельные патенты касаются композитов (№199281), роботам для АТ (№176040), лазерным оптическим системам (№188813) и пр.

В ближайшие годы не стоит ожидать существенного увеличения патентования в РФ полезных моделей правообладателями из pападных стран в связи с нарастанием антироссийских санкций. Напротив, видятся перспективы патентной активности в РФ изобретателей из стран БРИКС, в первую очередь в области удовлетворения жизненных потребностей человека (раздел А в МПК). В частности, широкий интерес представляют разработки индийских авторов в области медицинских силиконов и других эластомеров с целью 3D-печати мягких имплантатов и протезов (см. как пример).

Программы для ЭВМ

Программ для ЭВМ, посвященных 3D-печати, 75 единиц. Все они выполнены резидентами РФ, иностранцев нет среди авторов. Содержательно они посвящены уже рассмотренным нами приложениям АТ — металлам, полимерам, бетону, композитам, биоматериалам. Язык программирования в основном С++, Delphi, Python 3. «Весят» программы от 6 килобайт до 132 мегабайт. 

Самая «тяжелая» на программа принадлежит ООО «Инструмент» и называется «Программа расчета технологических режимов 3D-печати в условиях магнитного поля с ускоренными тяжелыми ионами» (свидетельство №2021665838). Она предназначена для определения значениями энергии облучающих ионов криптона получения трековых мембран углеродных полимеров в зависимости от размером формируемых пор и толщины.

Общее значение имеет программа «Среда технологической подготовки аддитивного производства» свидетельство №2018619234 на которую получило ООО «Аддитивные Технологии». Программа предназначена для технологической подготовки этапов аддитивного производства. Функциональные возможности программы: импорт геометрических моделей, моделирование компоновки рабочей области печатного станка, расчет послойного представления скомпонованной камеры.

С технической точки зрения наиболее актуальной представляется программа «Программа для расчета термонапряженного состояния тонкостенной конструкции цилиндрического типа, изготавливаемой методами аддитивных технологий» №2020667088, которую разработал Московский авиационный институт. Программа предназначена для приближенного моделирования термонапряженного состояния тонкостенной пластинки Т-образного сечения на произвольном шаге процесса аддитивного производства. 

Интересна система автоматизации и управления аддитивным производством для программно-аппаратных комплексов непрерывной серийной 3D-печати «Автономная фабрика» от ООО «НПК «Антей» (№2022660670). Эта программа предназначена для взаимодействия оператора и комплекса, в том числе удаленно через веб-обозреватель. 

Стоит отметить Федеральный научный центр реабилитации инвалидов им Г.А. Альбрехта, который получил свидетельство №2022684444 «Программа для формирования готовой 3D-печати электронно-геометрической модели приемной гильзы протеза бедра в средней трети». Она предназначена для преобразования электронно-геометрической модели внутренней поверхности приемной гильзы протеза бедра в средней трети в электронно-геометрическую модель для изготовления по аддитивному технологическому процессу (3D-печати) из гранулята по технологии экструзии из сопла. 

Программа управления лазерным хирургическим комплексом для печати трехмерных клеточно- и тканеинженерных конструкций для восстановления тканей сердечно-сосудистой системы (№2019663693 ) создана в Московском институте электронной техники. Она позволяет осуществить управление сфокусированного лазерного излучения по трехмерной траектории в водной дисперсной среде на основе углеродных нанотрубок, белков альбумина и коллагена, аминосахара хитозана для формирования структурированного внутреннего наноуглеродного каркаса, функционализированного молекулами белков альбумина, коллагена и аминосахара хитозана. Программа создана при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ.

В общем, все программы ЭВМ имеют полезный прикладной характер.

Базы данных

Имеется всего 10 зарегистрированных баз данных по АТ, в первую очередь от вузов, например Санкт-Петербургского государственного университета аэрокосмического приборостроения, Санкт-Петербургского политехнического университета им. Петра Великого, МИФИ.

Весят базы данных от 0,3 до 10,3 мегабайт.

Наиболее интересна интегральная база данных агентного поиска информации в сети Интернет по тематическому направлению Аддитивные технологии (№2017620244), которую у МИФИ выкупил АО «НПО «ЦНИИТМАШ». База данных позволяет в автоматизированном режиме проводить агентный поиск и фильтрацию тематической информации в открытых источниках, в том числе хранить данные с описанием атрибутов поискового агента, коллекцию собранной информации и список поисковых образов.

Самая большая по объему комплексная база данных параметров структурного состояния и данных неразрушающего контроля металлов, полученных методами 3D-печати в широком диапазоне температур при различных видах нагружения принадлежит Нижегородскому государственному техническому университету им. Р.Е. Алексеева (№2022623678). Она предназначена для систематизации и последующего использования результатов, полученных на основе 3D-печати. 

Экзотический интерес представляет база «Технологические параметры 3Д печати полиэфиркетона, комплексно модифицированного и легированного фуллеренами С60» № 2021621314 от ООО «МедХимТех». База данных содержит информацию значений технологических в зависимости от диаметра сопла. База данных может быть использована проектным технологическим бюро при разработке технологий 3D-печатей.

Заключение по статье

Аддитивные технологии стали ярким примером того, как новые разработки существенно улучшают традиционное производство, обеспечивая конкурентные преимущества изделий и открывая новые возможности для многих отраслей промышленности. Адаптация к новому технологическому укладу требует пересмотра бизнес-моделей, в том числе в аспекте патентования изобретений, полезных моделей и других результатов передовой интеллектуальной деятельности. При этом важной задачей является развитие отечественного программного обеспечения АТ. Цифровизация технологического цикла аддитивного производства позволит сократить время разработки технологических регламентов до 10 раз (это оценка Ассоциации развития аддитивных технологий РФ).

Западные санкции подтолкнули в 2022 г. изобретательскую активность в нашей стране. В машиностроении новой тенденцией является реверс-инжиниринг — процесс создания проекта деталей или изделий, для которых нет чертежей или документации. Создав с помощью 3D-сканирования цифровую модель CAD, эти детали можно изменить и оптимизировать, чтобы продлить их срок службы или добавить новые функции. 

Разумеется, в АТ ключевую роль играет правильный выбор технологии 3D-печати, модели 3D-сканера, марки 3D-принтера, расходных и вспомогательных материалов — наиболее соответствующих имеющейся задаче. Например, бессмысленно сканировать ювелирное украшение времяпролетным сканером для крупных объектов, и наоборот, очень высокая точность настольного или ручного сканера избыточна для морского судна.

Эксперты «Онлайн Патент» ожидают роста патентной активности в области АТ на 2023-2025 гг.