Se realiza un análisis tipo foto fija de la evolución y actores del sector de la impresión 3D a nivel global a partir del análisis de patentes.

1. Manufactura aditiva e impresión 3D en 2017: un
vistazo a los desarrollos actuales patentados.
En anteriores ocasiones analizamos el estado del arte en impresión 3D bajo una
perspectiva histórica (20 años), siguiendo su evolución y despliegue mundial a nivel de
desarrollos protegidos, que fueron especialmente significativos a partir del año 2011 y
detectamos las empresas líderes y las áreas de desarrollo tecnológico emergentes.
Roland Berger (fig 1) estima que en sólo tres años más (2020) el mercado mundial de la
manufactura (incluyendo materiales, maquinaria, software y servicios) será de en entre
12 y 20 mil millones de Euros y McKindsey que en pocos más (2025) de 400 Millones de
Dólares!
En este breve post hemos querido averiguar cómo ha empezado el año para las
principales empresas que hoy están realizando I+D y patentando nuevas invenciones en
el ámbito de la manufactura aditiva e Impresión 3D. Para ello lanzamos una búsqueda
general de patentes publicadas en 2017 en PatentPulse, la nueva plataforma para la
búsqueda de patentes de Matheo Software, que nos ofrece alta flexibilidad y agilidad
en la obtención y análisis de los resultados de búsqueda en las bases de datos de
cobertura mundial Espacenet, gestionada por la oficina europea de patentes (EPO) y la
estadounidense (USPTO).

2. Figura1: Emergencia de la Manufactura aditiva. Fuente: Roland Berger, 2016:
https://www.rolandberger.com/en/Publications/pub_additive_manufacturing.html
Solamente en lo que llevamos de año recuperamos más de 800 documentos de patentes
–tanto solicitudes como concedidas- publicadas (pertenecientes a 735 familias) sobre
nuevos métodos y procesos de manufactura aditiva.
Principales titulares en 2017
Entre las empresas que tienen más patentes publicadas este año, encontramos algunas
de las compañías más innovadoras del mundo, tales como las constructoras
aeronáuticas United Technologies,representada también bajo la titularidad de Hamilton
Sundstrand (empresa de su grupo) y Boeing, así como compañías como General Electric
o HP, el líder en fabricación de impresoras 3D -y propietaria de la tecnología FDM (Fused
Deposition Modeling)- Stratasys y la empresa de semiconductores Applied Materials.
El grafo de la figura 2 nos muestra la red de titulares (círculos en azul) y sus principales
áreas de especialización tecnológicas (Códigos de clasificación de patentes CPC7) en
amarillo, según puede observarse a través del interfaz interactivo de PatentPulse.

3. Figura 2: Grafo de las principales áreas de especialización de empresas que más
patentan en manufactura aditiva este año 2017.
Fuente: PatentPulse
Los principales ámbitos de desarrollo tecnológico en que operan estas empresas se
relacionan con diferentes técnicas de moldeado (B29C67) y procesos de manufactura
additiva en sí (B33Y10) incluyendo accesorios (B33Y30), adquisición y procesamiento de
datos relacionados con impresión aditiva (B33Y50), y fabricación de piezas a partir de
polvo mecánico por sinterización (B22F3).
Observemos qué tipo de tecnologías y soluciones novedosas estáproponiendo cadauno
de estos titulares líderes:
 United Technologies ha solicitado patentes (EP14818654A,
US201615272033A,…) de varios métodos de manufactura aditiva (código
B33Y10) que involucran moldeado (B29C67) y uso de polvo metálico (B22F3);
esto es, para el trabajo con moldes (EP15740212A), para formar componentes
de cristal(EP15740789A), separadores de partículas (EP15737134A), sistemas de
inspección ultrasónica(EP15737649A) o para eliminar laporosidad de superficies
(US201414888670A), para construir canales internos (EP15741105A), para
producción de turbinas cerámicas (EP14829417A), para fabricar componentes
reforzados por fibras (EP14803585A) y –en ámbitos típicamente propios de la
Industria 4.0.- para monitorizar el proceso de fabricación aditiva
(US201515113507A, US201414208848A).

4.  Boeing se centra en técnicas de moldeado (B29C67) y particularmente de
moldeado de composites (B29C70); patenta cabezales de deposición para
sistemas de manufactura aditiva (EP16162813A), con uso de hojas laminadas
(US201213665687A), para trabajar con partes de composites (EP16168651A,
EP16168652A,…) y para la manufactura de componentes reforzados con fibra
(EP16180565A), entre otros desarrollos.
 GE está patentando en Estados Unidos, Europa y Canadá en el ámbito del
additive tooling1, esto es, métodos de manufactura de componentes
(CA2933361A), módulos (EP16179869A), paneles (EP15176309A), juntas
(EP16177522A) y diversos sistemas para reparación de palas de turbinas
(EP16177837A), fabricación de espumas de material composite
(US201414549268A), manufactura metálica en base a polvo de aleación de
Níquel (US201415107001A, EP15177744A) o de metales con partes con
características bi-metálicas (EP15174834A)
 Hamilton Sunstrand patenta en EE.UU. métodos de fabricación aditiva de
artículos con aleaciones de aluminio (US201514801671A, US201514801688A,
US201514801682A, US201514801684A) y en métodos de manufactura de
partes con identificación de partes protegidas por seguridad
(US201514799224A); también un método de fabricación de capacitadores
multicapa con barra colectora integrada (US201414168204A), entre otros.
 Stratasys -que a mediados del pasado año anunció su nueva impresora J750)-
patenta varias invenciones y procesos novedosos de impresión 3D tales como
métodos electrofotográficos con detección de densidad de polvo
(EP15709060A), pre-sinterización (EP15709595A), control de planarización
virtual (EP15712206A), composiciones de tintas solubles en agua
(US201514859856A); un conjunto licuador para uso en sistemas de fabricación
aditiva a base de extrusión (US201514691328A), también patenta en Hong Kong
(HK16104863A) varios métodos de impresión 3D y en Israel, métodos para
impresión y limpieza de boquillas (IL2016050751W) y otros sistemas de
impresión 3D (IL2016050752W, IL2016050753W) incluyendo sistemas de
eliminación de desechos (IL2016050754W), así como métodos de fabricación de
capas cruzadas (EP15768896A) entre otros.
 Samsung solicitaesteaño patentes de invenciones relacionadas con métodos de
manufactura aditiva para fabricación de paquetes LEDs (US201514797036A) y
métodos para monitorizar la fabricación de semiconductores usando luz
polarizada (US201615078232A).
 Applied materials patenta procesos de conversión para la fabricación de
características 3D para aplicaciones de dispositivos semiconductores
(US201514622647A), estructuras abrazaderas (US201615211960A),
1

5. dispensadores selectivos de material (US201615212075A), polvos exotérmicos
(US201615216166A) y métodos de control de temperatura en procesos de
fabricación aditiva (US2016039820W) así como patrones de espaciadores
múltiples autoalineados para tecnologías nanométricas (US201514730194A)
 Toshiba, también solicita patentes intensivamente en este ámbito sobre
métodos de manufactura de aparatos de impresión (US201415124305A),
materiales alimentadores (US201415124270A, US201415124009A) y
dispositivos lumínicos (US201415124251A), entre otros.
 HP ha apostado fuertemente por la Impresión 3D; abriendo en Sant Cugat del
Vallès (Barcelona) su centro mundial de negocio y con el lanzamiento de sus
primeras nuevas máquinas Multi Jet Fusion; este año han aparecido patentes
con su titularidad sobre métodos de deposición de capas (EP11781473A),
cabezales de impresión con control térmico (EP12885448A, EP12885726A) y
detección de partículas en el aire (US2015039070W), por las que HP solicita
protección en Estados Unidos, México y España.
Además de las empresas que se sitúan como líderes en lo que va de año, muchas otras
empresas están solicitando en los últimos años patentes en las principales oficinas de la
PI, en este ámbito de frenético dinamismo en el que todo el mundo quiere estar.
Por ejemplo, el productor taiwanés de equipos de impresión domésticos XYZ
Printing (junto con las otras divisiones de su grupo Kinpo y Compal) está patentando
dispositivos sensores para impresión de objetos tridimensionales (EP16170978A),
métodos de calibración de la impresión 3D (US201414324256A) y de ajuste de los
cabezales (EP16181178A) y nuevas máquinas de esterolitografía (USD777227). 3D
Systems, otro de los pioneros en impresión 3D, está en la actualidad patentando
sistemas de coloreado (EP15713352A3) y métodos de escritura directa en sistemas
de manufactura aditiva (US201414213731A) entre otras aplicaciones
(US201313871462A). Voxeljet, el fabricante alemán de grandes impresoras 3D de
chorro de arena o polvo de plástico, que utiliza la tecnología HSS (High Speed
Sintering) desarrollada en la Universidad de Sheffield, patenta este año un método
de producción de modelos tridimensionales (DE102015008860A, EP10798490A).
ExOne, fabricantes de impresoras 3D de metal aglutinante y chorros de arena,
publica este año 2017 una solicitud mundial de patente sobre una impresora con
recubrimientos de polvo (WO2016176432A4, EP3119590A1). Dassault, la empresa
francesa pionera en sofware para impresión 3D, patenta sistemas de impresión de
fuentes tipográficas en 3D (EP3113011A2). El fabricante inglés Renishaw ha
presentado una solicitud de patente mundial (WO2017013454A2) para un nuevo
aparato de impresión 3D. Por su parte, Siemens -que a mediados del año pasado
anunciaba espectaculares arañas robots equipadas con tecnología de impresión 3D-
patenta un método de manufactura aditiva en lecho de polvo (EP2016065158W) y
para pulir aristas en modelos 3D poligonales (US201414312794A). Mitsubishi
patenta métodos de manufactura de semiconductores y selladores para

6. semiconductores LED (EP06798256A, DE102011005210A, US201415113472A,
JP2016069099W, JP2015069174W) y aparatos para impresión 3D de objetos con
extrusión (US201615286785A), resinas y tableros laminados metálicos
(EP12747364A, EP12754288A, EP15757754A) y dispositivos para laminación
(EP15773538A). También Xerox muestra una recuperación en su apuesta por
reinventarse, desarrollando, entre otras, tecnologías nuevas en cabezales de
impresión (US201414276205A), carros indexadores de objetos 3D
(US201514793159A) o sistemas para eliminación de cambios de tonalidad
(US201414578963A). Bosch, que había implementado tecnología del fabricante
polaco Zortrax, también incursiona en desarrollo propio de impresoras 3D y consigue
la concesión en Europa de una patente de un dispositivo de extrusión de materiales
termoplásticos (EP2705942B1), Ricoh patenta tecnologías de fabricación de objetos
tridimensionales con materiales líquidos (EP3115183A1) y en polvo (EP3112136A2)
Océ (empresa de Canon desde 2009) patenta este año tecnologías para reproducir
texturas e imágenes de objetos (EP3112173A1, EP3121007A1).
La impresión aditiva de polvo metálico
Hemos visto que la tercera de las clasificaciones más asignadas (B22F3)es larelacionada
con Fabricación de piezas de trabajo o de artículos a partir de polvo metálico
caracterizado por el modo de compactación o sinterización. Una considerable cantidad
de los desarrollos actuales, pues, se centra en la aplicaciones de materiales metálicos
para procesos de fabricación aditiva.
Algunas de las empresas que están proponiendo procesos novedosos específicamente
para impresión aditiva con polvo de metal son:
 EOS, empresa líder en impresión 3D de metales y pionera en la tecnología de
sinterización Metal Laser sintering (DMLS); este año ha aparecido publicadas
en Alemania -dentro de familia con solicitud mundial (WO2017009249A2)-
patentes sobre nuevos métodos y aparatos para producir objetos
tridimensionales (DE102015213011A1, DE102015213106A1,
DE102015213106A1, DE102015213103A1, DE102015213140A1).
 El fabricante noruego Arcam Ab, con su tecnología de manufactura para
metales EBM -con la que fabricó los brackets de soporte de la aeronave de la
misión Juno de la NASA- ha conseguido la concesión de varias patentes en
EE.UU. sobre métodos y aparatos de manufactura aditiva (US9550207B2,
US201414230922A).
 La china Ningbo patenta un polvo metálico para impresoras 3D
(US201415113055A).
 AlcoaInc,que cuenta con plantas de producción de polvo de metales (Titanio
Níquel y alumnio) para impresión 3D, también ha patentado este año
(US201615279026A), entre otras.

7.  La japonesa Sodick,que comercializa las impresoras OPM2050L, patenta una
impresora 3D de metal (DE102016112652A, US2017014905A1)
 Lanoruega DigitalMetal Ab posee una patente concedida en Estados Unidos
US9545669B2.
 La alemana Evobeam solicita patente internacional (WO2017009093A1)
sobre un método de manufactura aditiva de componentes metálicos
tridimensionales.
 3D Systems tiene también patentes concedidas en EE.UU. sobre escritura
directa por medio de sinterización laser (US9533451B2).
 Asimismo, esperamos aún la aparición de nuevas patentes este año de SLM
Solutions
Figura 4: Titulares con patentes publicadas este año en fabricación por sinterización de
polvo de metal (B22F3)
Fuente: PatentPulse
Las tecnologías más usadas en la fabricación de piezas por compactación de polvo de
metal son principalmente técnicas de sinterización selectiva como la stereolitografía
(B22F3/1055) o el Selective Laser Melting (B29C67/0077)
Encontramos ejemplos de implementación en numerosos sectores:
 Automoción: Rolls-Royce -su coche Phantom está constituido por más de
10.000 partes impresas en 3D!- registra la manufactura aditiva de un
componente con canales de refrigeración (EP3115131A1), Audi reivindica

8. métodos de fabricación de precursores de substrato de pilas de combustible
(EP3020087A4); Kawasaki métodos de fabricación de palas compresoras de
flujo axial (CA2861476A),…
 Aeroespacial: la francesa Safran reivindica, entre otros, procesos de
manufactura por sinterización de polvo de aluminuro de titanio
(WO2016185115 , FR2016051580W, US201515300854A); Keystone patenta
métodos aditivos de fabricación de componentes de tanques de satélites
espaciales (US201615196636A), la Agencia Aeroespacial Europea, solicita
una patente en Estados Unidos sobre un método de fabricación de un
material cerámico sobre una matriz metálica (US2017022111A1); Goodrich
patenta sistemas aditivos de reparación de ruedas y frenos (EP3120968A1) y
fabricación de LEDs para aviones (EP15177327A), Boeing sistemas de
manufactura aditiva de partes compuestas (EP3124213A1), hojas laminadas
(US9550349B1), cabezales de deposición (EP3078483A3), Airbus
(FR2977826B1, EP3117985A1, EP3124208A1), …
 Fotovoltaico: Optomec propone su tecnologia Aerosol Jet deposition para la
producción de celdas solares; Tetrasun reivindica procesos de manufactura
de dispositivos que implican metalización (US2016031269W), Panasonic
métodos de manufactura de celdas solares (EP15746961A,
US201615264798A), Air Liquide, protege métodos de formación de capas de
Silicio para celdas solares (EP15306245A), …
 Biomédico: Biomet Mfg reivindica una estructura implantable metálica
(EP13735500A),…
 Minería y construcción: Caterpillar consigue concesión de una patente sobre
un método de soldadura de un consumible (US9545693B2),…
 Semiconductores En el área del diseño y fabricación de chips
semiconductores, numerosos actores proponen tecnologías altamente
innovadoras tales como nuevas tintas de materiales semiconductores que
pueden ser extruidas directamente desde la impresora e imprimir, por
ejemplo, a la vez LEDs y circuitos, ampliando las potenciales áreas de
aplicación.
Aplicación de distintos materiales metálicos
Los polvos metálicos disponibles para fabricación aditiva son en gran parte los mismos
que se usan en muchas áreas de aplicación industrial (sector aeroespacial, automoción,
dispositivos médicos, etc.): aceros inoxidables, aleaciones de aluminio, superaleaciones
de cobalto-cromo o níquel2, titanio puro o aleaciones de titanio, aleaciones de cobre,
2 Como las usadasen las aeronaves deSpaceX

9. metales preciosos (oro, plata, platino, paladio,…). La tabla muestra algunos ejemplos de
nuevos desarrollos actuales de aplicación por tipo de material.
Acero
inoxidable
Taisei Plas posee una patente concedida (US9545740B2) sobre un
método de fabricación de composite de acero inoxidable y resinas;
Teikoku Printing Inks reivindica tintas para impresión de pantallas en
mallas no deformables de acero inoxidable (US2016031269W)
Aluminio Anvil Semiconductors usa alumino (US2017018634A1) y Hamilton
Sundstrand aleaciones de Aluminio y otros metales
(US2017016093A1); Hitachi (EP3118865A1) aleaciones de Hierro,
Aluminio y Cromo, UACJ Corp aleaciones de alumnio que permite unión
térmica (EP13884783A), etc.
Níquel GE usa superaleaciones de Níquel (US2017021453A1, EP3120953A1),
también Hamilton Sundstrand (US2017016093A1), Abbot Lab
(aleaciones de Nickel y Titanio US2017000985A1), Saint-Gobain
(patente europea concedida EP2543229B1) y ToyoInk y Toyochemque
usan capas de Níquel (US201515033211A)
Titanio Safran usa sinterización de polvo de aluminuro de titanio
(WO2016185115); Abbott Lab patenta métodos de fabricación de un
alambre de guía usando una aleaciónde níquel-titanio-niobio trabajada
en frío (US201615268915A); ASM patenta procesos de deposición de
nano-láminas de titanio (US201514835456A); Biomet tiene una
patente concedida (EP2874570B1) relacionada con un implante médico
de Revestimiento superficial con pulverización de plasma porosa de
titanio (llama a su tecnología Regenerex®)
Silicio Air Liquide, capas de Silicio para celdas solares (EP15306245A), la
inglesa Anvil Semiconductors métodos de formación de Carburo de
Silicio (US201615282235A), la Australiana Avery Dennison implica
aditivos de Silicio en sus procesos de fabricación aditiva
(AU2016273862A); HP Indigo tienepatentes concedidas sobre métodos
de deposición de silicio en sustrato (US9333534B2), así como IBM con
patentes también concedidas en EE.UU. sobre métodos de deposición
de aleaciones en sustratos de Silicio (US9553015B2); la japonesa
Kaneka patenta métodos que involucran capas de óxido de Silicio,
también reivindica métodos de fabricación por capas de silicio la
coreana Koh Young Tech In (EP15765881A), Micron un dispositivo de
silicio sobre material aislante (US201414341867A), Mitsubishi imprime
nitrito de Silicio (US9536947B1); Sandia Corp reivindica producción de
nanoalambres de silicio de forma aditiva (US450183B2); Shenzhen
China Star Optoelect, la coreana SK Hynix, Solexel; Toyoda Gosei
(Silicio y Gallium), la fotográfica Canon también reivindica métodos
fabricación de sustratos de silicio (EP16172095A); la belga Epigan usa
Nitrito de Silicio (EP12775473A), Fuji, Carburo de Silicio
(US2017018545A1); Scandisk con una línea de bits de silicio para
memoria de resistividad reversible (US2016036259W), etc.

10. Cobre AKMElectronics(CN2015086589W) usa cobre en impresión de bobinas
de inductancia; la alemana Atotech (EP15709922A) métodos para
formar capas de metal que contienen cobre; la coreana Cometnetwork
(KR2016006668W) emplea cobre y titanio para procesos aditivos de
manufactura de placas de circuitos; Hamilton Sundstrand usa
aleaciones que contienen cobre (US2017016093A1); Hitachi usa
deposición de resinas en hojas de cobre adhesivas
(US201615284022A); Mitsubishi (EP12754288A) patenta
composiciones de resinas y hojas laminadas de cobre; también
Renesas (US201514835284A); Sharp (JP2016068406W); Rohm
Semiconductor(JP2017005043A); la UniversidadCoreanade Hanyang,
que usa tinta de cobre inductiva (WO2016163695A1) y Bosch, métodos
de soldadura laser de cobre (WO2015176842A1), etc.
Bronze BASF y DataLase proponen métodos de fabricación con una
composición de bronce de tungsteno (KR20117011493A)
Plata La japonesa Dowa Electronics Materials tiene una patente concedida
sobre un método de dispersión de plata (US9537202B2); Usan también
Plata Namics Corp (EP15764597A) y Saint-Gobain (EP11703677A).
Entre las conclusiones que podemos sacar, la gran cantidad de soluciones técnicas
novedosas propuestas actualmente para la impresión de diversos materiales metálicos
en polvo; todo apunta a que podemos esperar seguir viendo su despliegue generalizado
en los próximos años en múltiples industrias. Según Gartner, en 2020, el 10% de las
operaciones industriales integrarán tecnologías de impresión 3D robótica en su
fabricación, el 30% de los implantes médicos internos y los dispositivos serán impresos
3D (muchos de ellos fabricados in situ), las líneas de tiempo de introducción del
producto se reducirán en un 25%, y un 75% de las operaciones de fabricación mundial
integrarán herramientas impresas en 3D.
Es también palpable el cambio ocurrido en términos de presencia en el mercado en los
últimos años, con la entrada decidida de actores mayores y más afianzados -como HP y
GE-que van ganando terreno a los pioneros -como Stratasys, 3D Systems, ExOne o
Optomec- que sin embargo siguen innovando con fuerza, así como numerosos nuevos
entrantes -como Carbon- y tantos otros que se van incorporando y que convendrá
vigilar.
Este ha sido sólo un vistazo o foto fija de algunos de los desarrollos actuales, a la luz de
las publicaciones de patentes que han aparecido desde principios de año. Un análisis
más detallado que tenga en cuenta el contexto dinámico de las actividades de los
actores, nos permitirá trazar un mapa más completo de sus estrategias (considerando
el conjunto de las invenciones que constituyen una familia y su estado legal, las redes
de desarrollo que se establecen, la evolución de la actividad específica de centros de
investigaciones de referencia o el talento particular de un inventor, etc.) y obtener una
mejor percepción del flujo de nuevo conocimiento estratégico en esta área altamente
dinámica. Patentpulse nos permite activar sistemas de alerta a partir de distintos

11. criterios de búsqueda que podemos definir, por lo que podemos mantenernos
actualizados respecto a los distintos focos de interés.
Algunas referencias:
 Roland Berger, 2016 “Additive Manufacturing – The Next Generation”
http://www.rolandberger.com/en/Publications/pub_additive_manufacturing.html
 “Gartner’s annual predictions about the future of 3D printing”
http://www.gartner.com/doc/3514717
 Researchand Markets: ”3D-Printed Metals: A Patent Landscape Analysis-
2016"
 Tecnología porosa de titanio de Biomet:
http://www.biomet.com/wps/portal/internet/Biomet/Healthcare-
Professionals/products/orthopedics/knee%20products/regenerex%20porous%20t
itanium%20construct/
 All3dp Metal 3D Printing Guide https://all3dp.com/metal-3d-printer-guide/
 A look into Powder Materials for Metal 3D Printing
http://3dprintingindustry.com/news/a-look-into-powder-materials-for-metal-3d-
printing-57788/
 Metales disponibles para manufactura aditiva http://www.farinia.com/additive-
manufacturing/3d-materials/characteristics-and-applications-of-available-metals-
for-additive-manufacturing
 3D Printing CES 2017 http://www.ces.tech/Show-Floor/Marketplaces/3D-
Printing
 Nuevos y mejores metales para Impresión 3D
http://www.designnews.com/materials-assembly/3d-printing-and-additive-
manufacturing-will-grow-2017-new-and-better-materials/191795147946197
 Senvol, data to help companies implement aditive manufacturing
http://senvol.com/
 3D Hups Global 3D printer maps https://maps.3dhubs.com/
 Blog Make it Leo “Additively Manufactured Spare Parts – Magnitude and
Timing” 2017-01-11 Lee-Bath Nelson
http://www.makeitleo.com/blog/additively-manufactured-spare-parts-
magnitude-and-timing
Enric Escorsa, coordina el área de inteligencia competitiva, prospectiva y vigilancia
tecnológica de Ideas2Value Network y es CEO de IALE Tecnología,
eescorsa@ideas2value.net
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