汽車工業先進製造相關的知識產權挑戰與機遇

本文是基於一篇擴展摘要，該摘要由麥仕奇專利律師Evangellos Vekris在第63屆Annual Conference of Metallurgists（COM 2024）上發表。

在許多行業領域，包括專利組合在內的各種知識產權組合都是各種規模的公司商業化計劃的重要組成部分。多樣化的專利組合可能包括針對某產品或整個產品系列的關鍵創新的多項專利，並涵蓋多個全球司法管轄區。如果根據商業計劃進行戰略性開發，那麼多樣化的專利組合可以使公司確保市場壟斷地位，並提高公司無形資產的價值，同時遏制競爭對手。

在汽車行業中，最終產品（即汽車）由不同工藝組裝的子產品組成，由於其供應鏈複雜，因此公司要保持競爭力非常困難。當新興經濟體的供應商在傳統勞動力成本（即20%左右）較高的產品細分市場中競爭時，除非它們的子產品或工藝受到一項或多項專利的保護，否則會面臨巨大挑戰。因此，大多數發達經濟體的汽車公司，都只專注于開發和生產可通過專利或註冊設計等可執行知識產權保護形式進行保護的產品。

目前，汽車公司創新的一個領域是開發新的先進製造技術，特別是增材製造或“3D打印”技術。增材製造對汽車行業的吸引力主要在於降低成本，但也包括其他原因，例如縮短生產時間、零件設計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.）在汽車製造中應用了增材製造技術，該公司於2023年9月宣佈採用3D打印沙粒來製作用於鑄造的巨型沙模，以補充其整體規模化“巨型”生產方法[1]。這種方法涉及將幾乎整個汽車底盤製作成一個大型整體零件，不然則需要將400多個較小的衝壓件焊接在一起。通過使用3D打印砂模，特斯拉可以克服傳統鑄造技術中一個普遍存在的規則，即鑄造尺寸的任何增加都會導致成本幾乎呈指數級增長。值得注意的是，特斯拉預計使用3D打印沙模的鑄造技術的成本將從約400萬美元降低到約12萬美元。

最近，Additive Drives GmbH於2024年1月宣佈開發一款使用3D打印製造的、用於汽車電動車的馬達 [2]。這款馬達的優勢在於效率極高，功率密度比傳統方法製造的馬達要高45%。此外，這款馬達還能將交流損耗降低50%，節能高達50%。3D打印帶來的特殊優勢是實實在在的：3D打印能夠輕鬆製造出i）具有特殊幾何形狀的電機外殼，能夠提供優化的冷卻效果；ii）具有優於冷拉線的電氣特性的先進鋁和銅合金。

使用3D打印技術製造汽車零部件的另一個好處是能夠使零部件“輕量化”，同時保持其強度。寶馬最近推出了一款鋁合金發動機蓋[3]，其內部複雜的格子結構大大減輕了重量。如果使用傳統製造方法的話，那麼這種複雜幾何結構很難甚至不可能被生產出來。用這種方法生產的汽車零部件不僅僅是取代了傳統組件。由於採用了格子結構，寶馬的發動機蓋增強了氣流和散熱性能，同時其更輕的半空心結構提高了燃油效率並減少了排放。

然而，儘管汽車公司對於增材製造的早期應用感到鼓舞和興奮，但重要的是要考慮與知識產權組合相關的潛在挑戰，這些挑戰可能多種多樣，且涉及不同的地理區域。

首先，現有的知識產權保護可能無法跟上技術發展的步伐，並且可能僅限於“傳統”製造工藝，而不能為3D打印零件提供保護。換言之，汽車專利所有者必須確保其現有的壟斷地位不會因傳統製造工藝的特徵而受到影響，無論這些特徵是“傳統”的結構產品特徵（例如，由單個零件組成的底盤）還是組裝步驟（例如，通過連接單個零件來形成底盤的方法），這些特徵現在都可能因3D打印而變得過時。因此，專利權所有人需要審查現有專利，並審核發明權利要求，以確定其是否包含因最近開發的增材製造技術而可能過時的語言。我們的白皮書《3D打印時代的知識產權》中詳細討論了修改傳統專利的權利要求語言的需求。

其次，汽車公司需要重新考慮其知識產權組合的地域覆蓋範圍。借助3D打印技術，抄襲可以在世界任何地方進行，而且很可能在主要目標市場進行。隨著3D打印技術的成本下降，預計3D打印汽車零部件的生產將從傳統汽車製造強國轉向汽車銷售目的地國。因此，我們鼓勵汽車公司重新審視其知識產權戰略，確保其知識產權組合在目的地市場得到保護，而不僅僅關注傳統汽車製造強國。

預計到2031年，全球汽車增材製造市場將從2024年的44.3億美元增長到153.3億美元[4]。這一增長預計將在幾年內實現；為了確保創新技術得到有效保護，汽車公司現在就需要採取行動，確保其知識產權保護在當前和不久的將來都能滿足增材製造市場的需求。

參考資料

1. 3dprint.com（2023）特斯拉的3D打印砂模：更便宜的電動汽車的關鍵。https://3dprint.com/303449/teslas-3d-printed-sand-molds-the-key-to-cheaper-evs/，最後訪問時間：2024/03/24
2. EV Tech Insider（2024）3D打印電動汽車電機： 功率密度提高45%，設計自由度更高，上市時間更短。https://evtechinsider.com/2024/01/11/3d-printed-ev-motors-45-higher-power-density-more-design-freedom-rapid-time-to-market/，最後訪問時間：2024年3月24日
3. 博易科技（2024）https://www.boyiprototyping.com/3d-printing-guide/3d-printing-automotive-parts/
4. 全球新聞專線（2024）2024-2031年汽車製造市場3D打印： 趨勢、增長和機遇｜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