5.2.4 基于九维功能结构展开的创新要素挖掘
1）专利检索
准确制定3D企业的专利布局与导航战略，首先需要全面了解现有的熔融沉积成型机专利分布情况，精准分析熔融沉积成型机专利形成的专利壁垒，并对现有专利进行规避，进而深度挖掘熔融沉积成型机的核心技术，通过知识产权保护构建企业的专利布局。
为此，团队通过中国知网、国家知识产权局和中国专利信息服务平台等专利检索系统，设定检索词为“3D打印”或“3D打印机”或“熔融沉积”或“熔融沉积快速成型”，共检索专利846项，进一步筛选后保留涉及熔融沉积快速成型技术的专利共计523项，见表5-2。
表5-2 熔融沉积成型机专利检索方案
2）基于九维功能结构展开挖掘并扩展创新要素
目前熔融沉积成型机的类型和级别呈多样化，但从其工作原理和功能实现角度看，主要核心零部件和部件系统具有相同或相似的特点，因此，本案例以3D企业生产的桌面型熔融沉积成型机和工业级熔融沉积成型机为例进行分析。
首先，以9类创新维度导航，应用功能结构分解与展开方式对熔融沉积成型机结构与功能剖析。按照功能从属关系、结构独立属性等形式可将熔融沉积成型机进行解剖并描述成型机的功能列表结构。功能结构可以根据具体情况分解为大功能结构模块和小功能结构模块，其中大功能结构模块可能是独立完成某一任务的结构单元系统，小功能结构模块则可能是某一个或某几个零部件。
其次，在进行熔融沉积成型机的功能结构分解与展开时，需要以9类创新维度导航，根据9类创新维度或其二级子维的定义，全面系统地对熔融沉积成型机进行解构，以避免某些创新要素的遗漏与缺失。同时参考相关、相近或相似的技术系统，深度挖掘与成型机相关的创新要素。
以机理维和空间维为例：
①从机理维的二级子维质量入手进行分析。为保证制品的加工精度，工业级熔融沉积成型机通过增加自身质量的方式避免机器自身振动导致制品精度差的现象。而为了搬运方便、节省空间，桌面型熔融沉积成型机可通过弱化打印制品精度的形式减小自身质量、缩小空间体积。
②从空间维的二级子维体积入手进行分析。可与工业级熔融沉积成型机比较，桌面型熔融沉积成型机的体积小、成型空间小、搬运方便，同时省去了工业级熔融沉积成型机所需的成型室、烘干箱和供料室，如图5-18所示。
图5-18 以功能维和空间维为例对两种成型机进行的功能结构剖析
③从空间维的二级子维形状入手进行分析。熔融沉积成型机所采用的丝状材料一般具有热塑性，在固化过程中会产生收缩，因而会产生应力或引起形变。若室内温度较低，熔融丝料固化较快，制品不可避免地将出现微小裂纹等缺陷。因此，与桌面型熔融沉积成型机相比，工业级熔融沉积成型机需设置恒温成型室，如图5-18所示。
然后，以桌面型熔融沉积成型机为例，利用功能结构分解与展开的方式，可以将其进行结构与功能剖析。该成型机的主要功能结构模块如图5-19所示。
图5-19 桌面型熔融沉积成型机的主要功能结构模块
根据上述以功能维和空间维对两种典型熔融沉积成型机的创新要素分析，从维度视角导航对两种成型机的功能结构进行剖析，见表5-3。
表5-3 两种成型机的创新维度划分与功能结构模块聚类
续表
由于熔融沉积成型机所涉及的创新要素较多，表5-3只是演示如何根据9类创新维度对成型机进行功能结构的剖析与展开。若技术研发人员需要针对成型机某一部分功能结构模块进行技术创新，只需选择该功能结构模块，并从9类创新维度进行功能结构剖析与展开，以形成小的功能结构模块，即可形成某种或多种创新要素。
如以熔融沉积快速成型机的喷头系统为例，基于9类创新维度对其开展功能结构的剖析。熔融沉积快速成型机的其他功能结构模块均可按照上述思路进行进一步的功能结构剖析与展开（由于篇幅有限，针对每个功能结构模块按维度展开后形成的二级功能结构模块，以及通过维法耦合形成新技术创新的过程不再详细叙述）。
针对喷头系统（此时将喷头系统作为一级功能结构模块），基于9类创新维度及其二级子维，对其进行功能描述与分解，形成二级功能结构模块，如图5-20所示。
图5-20 喷头系统的二级功能结构模块