汽车工业先进制造相关的知识产权挑战与机遇

本文是基于一篇扩展摘要，该摘要由麦仕奇专利律师Evangellos Vekris在第63届Annual Conference of Metallurgists（COM 2024）上发表。

在许多行业领域，包括专利组合在内的各种知识产权组合都是各种规模的公司商业化计划的重要组成部分。多样化的专利组合可能包括针对某产品或整个产品系列的关键创新的多项专利，并涵盖多个全球司法管辖区。如果根据商业计划进行战略性开发，那么多样化的专利组合可以使公司确保市场垄断地位，并提高公司无形资产的价值，同时遏制竞争对手。

在汽车行业中，最终产品（即汽车）由不同工艺组装的子产品组成，由于其供应链复杂，因此公司要保持竞争力非常困难。当新兴经济体的供应商在传统劳动力成本（即20%左右）较高的产品细分市场中竞争时，除非它们的子产品或工艺受到一项或多项专利的保护，否则会面临巨大挑战。因此，大多数发达经济体的汽车公司，都只专注于开发和生产可通过专利或注册设计等可执行知识产权保护形式进行保护的产品。

目前，汽车公司创新的一个领域是开发新的先进制造技术，特别是增材制造或“3D打印”技术。增材制造对汽车行业的吸引力主要在于降低成本，但也包括其他原因，例如缩短生产时间、零件设计的可定制性和多功能性以及更好的材料使用效率。

最近，特斯拉（Tesla, Inc.）在汽车制造中应用了增材制造技术，该公司于2023年9月宣布采用3D打印沙粒来制作用于铸造的巨型沙模，以补充其整体规模化“巨型”生产方法[1]。这种方法涉及将几乎整个汽车底盘制作成一个大型整体零件，不然则需要将400多个较小的冲压件焊接在一起。通过使用3D打印砂模，特斯拉可以克服传统铸造技术中一个普遍存在的规则，即铸造尺寸的任何增加都会导致成本几乎呈指数级增长。值得注意的是，特斯拉预计使用3D打印沙模的铸造技术的成本将从约400万美元降低到约12万美元。

最近，Additive Drives GmbH于2024年1月宣布开发一款使用3D打印制造的、用于汽车电动车的马达 [2]。这款马达的优势在于效率极高，功率密度比传统方法制造的马达要高45%。此外，这款马达还能将交流损耗降低50%，节能高达50%。3D打印带来的特殊优势是实实在在的：3D打印能够轻松制造出i）具有特殊几何形状的电机外壳，能够提供优化的冷却效果；ii）具有优于冷拉线的电气特性的先进铝和铜合金。

使用3D打印技术制造汽车零部件的另一个好处是能够使零部件“轻量化”，同时保持其强度。宝马最近推出了一款铝合金发动机盖[3]，其内部复杂的格子结构大大减轻了重量。如果使用传统制造方法的话，那么这种复杂几何结构很难甚至不可能被生产出来。用这种方法生产的汽车零部件不仅仅是取代了传统组件。由于采用了格子结构，宝马的发动机盖增强了气流和散热性能，同时其更轻的半空心结构提高了燃油效率并减少了排放。

然而，尽管汽车公司对于增材制造的早期应用感到鼓舞和兴奋，但重要的是要考虑与知识产权组合相关的潜在挑战，这些挑战可能多种多样，且涉及不同的地理区域。

首先，现有的知识产权保护可能无法跟上技术发展的步伐，并且可能仅限于“传统”制造工艺，而不能为3D打印零件提供保护。换言之，汽车专利所有者必须确保其现有的垄断地位不会因传统制造工艺的特征而受到影响，无论这些特征是“传统”的结构产品特征（例如，由单个零件组成的底盘）还是组装步骤（例如，通过连接单个零件来形成底盘的方法），这些特征现在都可能因3D打印而变得过时。因此，专利权所有人需要审查现有专利，并审核发明权利要求，以确定其是否包含因最近开发的增材制造技术而可能过时的语言。我们的白皮书《3D打印时代的知识产权》中详细讨论了修改传统专利的权利要求语言的需求。

其次，汽车公司需要重新考虑其知识产权组合的地域覆盖范围。借助3D打印技术，抄袭可以在世界任何地方进行，而且很可能在主要目标市场进行。随着3D打印技术的成本下降，预计3D打印汽车零部件的生产将从传统汽车制造强国转向汽车销售目的地国。因此，我们鼓励汽车公司重新审视其知识产权战略，确保其知识产权组合在目的地市场得到保护，而不仅仅关注传统汽车制造强国。

预计到2031年，全球汽车增材制造市场将从2024年的44.3亿美元增长到153.3亿美元[4]。这一增长预计将在几年内实现；为了确保创新技术得到有效保护，汽车公司现在就需要采取行动，确保其知识产权保护在当前和不久的将来都能满足增材制造市场的需求。

参考资料

1. 3dprint.com（2023）特斯拉的3D打印砂模：更便宜的电动汽车的关键。https://3dprint.com/303449/teslas-3d-printed-sand-molds-the-key-to-cheaper-evs/，最后访问时间：2024/03/24
2. EV Tech Insider（2024）3D打印电动汽车电机： 功率密度提高45%，设计自由度更高，上市时间更短。https://evtechinsider.com/2024/01/11/3d-printed-ev-motors-45-higher-power-density-more-design-freedom-rapid-time-to-market/，最后访问时间：2024年3月24日
3. 博易科技（2024）https://www.boyiprototyping.com/3d-printing-guide/3d-printing-automotive-parts/
4. 全球新闻专线（2024）2024-2031年汽车制造市场3D打印： 趋势、增长和机遇｜Exactitude Consultancy https://www.globenewswire.com/news-release/2024/11/21/2985676/0/en/3D-Printing-in-Automotive-Manufacturing-Market-2024-2031-Trends-Growth-and-Opportunities-Exactitude-Consultancy.html