3D打印研究的世界格局及熱點趨勢，但在未來或將逐漸變冷？
時間：2022-02-18 11:33 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
導語：本文分析了Scopus數據庫中以 “3D printing(3D 打印)” 和 “Additive
Manufacturing(增材制造)”為關鍵詞檢索出的所有關于3D打印的文章(66,100篇)，調查了3D打印研究的世界格局和熱點話題。結論主要有：3D打印的論文數量多年來一直保持增長，但自2014年以來，年增長率迅速下降；中國大陸地區研究機構發表的論文數量在2021年超過美國躍居第一，但論文的整體質量(以被引量為標尺)未達到世界平均水平；在被引量排名前100的頂級論文和排名前100名的高被引學者(只計論文第一作者)中，美國處于絕對的統治地位，而中國大陸地區與世界先進水平差距巨大。本文還解析了熱點話題(如：選區激光熔化(SLM)、機械性能、組織工程、
熔融層積成型(FDM))隨時間的變化趨勢及各個熱點話題之間的聯系，據此可以看出3D打印研究領域內的主要內容及其研究內容之間的關聯性。
作者：薛博宇，372729491@qq.com
主要方法：
通過分析論文的數量、關鍵詞、引用率、出版年份和第一作者所屬研究機構所在的地區，確認了該研究領域內的領先地區(美國、中國大陸地區、比利時等)并評估了這種情況隨時間的變化趨勢。通過分析關鍵詞在論文中出現的頻率、近年來的變化趨勢及其在論文中同時出現的頻率，總結出熱點話題隨時間的變化趨勢和各個熱點話題之間的聯系。分析工具：GCP、SQL、Python、Tableau、VOSviewer。
正文：
多年來，有關3D打印的論文數量(3D Printing Publications)不斷增加，但自2014年以來，年增長率(Year over Year Growth)迅速下降。2021年相對2020年的增長率只有6.7%，新冠大流行可能帶來了負面影響，并加速了年增長率的下滑。按此趨勢，未來每年的3D打印論文數量的增長將繼續減緩或開始減少，這意味著3D打印研究在未來或將逐漸變冷。
過去十年中發表3D打印文章(Numbers of Publications)最多的前10個地區如下圖所示。從2012年到2021年，每個地區的3D打印文章數量都在增加。中國大陸地區在2021年取代了美國，成為發表文章最多的地區。
在這66,100篇論文中，有62,730篇可按第一作者所屬機構的所在地進行分類(3D Printing Publications By Institute Locations)。這些論文共被引用976,904次，也按照第一作者所屬機構的所在地進行分類(Citation Number By Institute Locations)，平均每篇論文被引用了15.6次。美國在論文數量和被引量上都處于領先地位，而且被引量所占的百分比(30.53%)遠遠高于論文數量所占的百分比(22.87%)，因此，美國發表的論文平均被引量(20.8次)超過了世界平均水平(15.6次)。作為對比，中國大陸地區發表了17.89%的論文，但只占有14.11%的被引量，這意味著來自中國大陸地區發表的論文平均被引量(12.3次)低于世界平均水平(15.6次)。此外，英國、澳大利亞、新加坡、比利時和瑞士發表的論文平均被引量高于世界平均水平；韓國、俄羅斯、印度、西班牙發表的論文平均被引量低于世界平均水平。
發表論文最多的前20個地區的平均被引量(Average Citation per Article by Institute Locations)如下圖所示，比利時的平均被引量最高，達到37.1次，是世界平均水平的2倍有余。 這也從一定程度上解釋了為什么比利時作為一個只有1100萬人口的小國，卻擁有3D打印業內的世界級公司(materialise)。美國在20個地區中排名第7，中國大陸地區排名17， 印度墊底。
更多關于世界各地區發表的文章平均被引量(Average Citation per Article)的詳細情況見下圖(淺灰色地區沒有數據)。深綠色的地區每篇文章的平均被引量最多，深紅色的地區的平均被引量最少。以被引量為標尺，西方發達國家研究機構發表的論文質量整體上高于發展中國家研究機構發表的的論文質量。
在被引量排名前100的頂級論文(Top 100 Cited Articles by Institute Locations)和排名前100名的高被引學者(Top 100 Highly Cited Researchers by Institute Locations)中，大約有一半的文章和學者來自于美國的研究機構，而美國只擁有全部62,730篇3D打印論文的22.87%。相比之下，中國大陸地區的研究機構發表了全部62,730篇3D打印論文的17.89%，但只擁有兩篇排名前100的頂級論文和四位排名前100名的高被引學者。被引量排名前100的頂級論文和排名前100名的高被引學者列表請查看金山WPS共享文檔：https://kdocs.cn/join/gzjkin2 (需要微信登陸WPS小程序)。
通過計算關鍵詞的頻率，對過去20年最熱門的20個話題進行了評估，如下圖所示。其中同義詞已被合并，例如，選擇性激光熔化(selective laser melting)/直接金屬激光沉積(direct metal laser sintering)，熔融沉積成型(fused deposition modeling)/熔融長絲制造(fused filament fabrication)，CAD/計算機輔助設計(computer-aided design)。
最熱門的20個話題分別為(以熱度排序)：選區激光熔化(Selective Laser Melting (SLM))、機械性能(Mechanical Properties)、CAD/CAE/CAM、顯微結構(Microstructure)、組織工程(Tissue Engineering)、熔融沉積成型(Fused Deposition Modeling (FDM))、生物材料(Biomaterials)、塑料(Plastic)、鈦合金(Titanium Alloy)、生物打印(Bioprinting)、定向能量沉積(Directed Energy Deposition (DED))、表面(Surface)、光固化(Stereolithography)、晶格結構(Lattice Structures)、機器學習(Machine Learning)、鋼(Steel)、電弧增材制造(Wire Arc Additive Manufacturing)、熱處理(Heat-Treatment)、噴墨打印(Inkjet)、流變學(Rheology)。
在過去的十年中，幾乎所有的關鍵詞在論文中出現的頻率都在增加，而關鍵詞的相對排名沒有太大變化。例如，沒有一個關鍵詞迅速超過其他關鍵詞。這意味著3D打印研究領域內部的熱點趨勢沒有改變，但是3D打印作為一個整體研究領域在逐漸變得熱門。
通常情況下，一篇文章中會同時出現多個關鍵詞，例如，選區激光熔化(selective laser melting)和鈦(titanium)，組織工程(tissue engineering )和生物打印(bioprinting)。如聚類圖所示，氣泡的大小代表每個關鍵詞出現的頻率，兩個氣泡之間的連接的強度代表兩個關鍵詞同時在論文中出現的頻率。按照關鍵詞之間的聯系的強弱對主要關鍵詞進行聚類，共產生了五個聚類并分別用不同的顏色表示。
作者：薛博宇，372729491@qq.com
主要方法：
通過分析論文的數量、關鍵詞、引用率、出版年份和第一作者所屬研究機構所在的地區，確認了該研究領域內的領先地區(美國、中國大陸地區、比利時等)并評估了這種情況隨時間的變化趨勢。通過分析關鍵詞在論文中出現的頻率、近年來的變化趨勢及其在論文中同時出現的頻率，總結出熱點話題隨時間的變化趨勢和各個熱點話題之間的聯系。分析工具：GCP、SQL、Python、Tableau、VOSviewer。
正文：
多年來，有關3D打印的論文數量(3D Printing Publications)不斷增加，但自2014年以來，年增長率(Year over Year Growth)迅速下降。2021年相對2020年的增長率只有6.7%，新冠大流行可能帶來了負面影響，并加速了年增長率的下滑。按此趨勢，未來每年的3D打印論文數量的增長將繼續減緩或開始減少，這意味著3D打印研究在未來或將逐漸變冷。
過去十年中發表3D打印文章(Numbers of Publications)最多的前10個地區如下圖所示。從2012年到2021年，每個地區的3D打印文章數量都在增加。中國大陸地區在2021年取代了美國，成為發表文章最多的地區。
在這66,100篇論文中，有62,730篇可按第一作者所屬機構的所在地進行分類(3D Printing Publications By Institute Locations)。這些論文共被引用976,904次，也按照第一作者所屬機構的所在地進行分類(Citation Number By Institute Locations)，平均每篇論文被引用了15.6次。美國在論文數量和被引量上都處于領先地位，而且被引量所占的百分比(30.53%)遠遠高于論文數量所占的百分比(22.87%)，因此，美國發表的論文平均被引量(20.8次)超過了世界平均水平(15.6次)。作為對比，中國大陸地區發表了17.89%的論文，但只占有14.11%的被引量，這意味著來自中國大陸地區發表的論文平均被引量(12.3次)低于世界平均水平(15.6次)。此外，英國、澳大利亞、新加坡、比利時和瑞士發表的論文平均被引量高于世界平均水平；韓國、俄羅斯、印度、西班牙發表的論文平均被引量低于世界平均水平。
發表論文最多的前20個地區的平均被引量(Average Citation per Article by Institute Locations)如下圖所示，比利時的平均被引量最高，達到37.1次，是世界平均水平的2倍有余。 這也從一定程度上解釋了為什么比利時作為一個只有1100萬人口的小國，卻擁有3D打印業內的世界級公司(materialise)。美國在20個地區中排名第7，中國大陸地區排名17， 印度墊底。
更多關于世界各地區發表的文章平均被引量(Average Citation per Article)的詳細情況見下圖(淺灰色地區沒有數據)。深綠色的地區每篇文章的平均被引量最多，深紅色的地區的平均被引量最少。以被引量為標尺，西方發達國家研究機構發表的論文質量整體上高于發展中國家研究機構發表的的論文質量。
在被引量排名前100的頂級論文(Top 100 Cited Articles by Institute Locations)和排名前100名的高被引學者(Top 100 Highly Cited Researchers by Institute Locations)中，大約有一半的文章和學者來自于美國的研究機構，而美國只擁有全部62,730篇3D打印論文的22.87%。相比之下，中國大陸地區的研究機構發表了全部62,730篇3D打印論文的17.89%，但只擁有兩篇排名前100的頂級論文和四位排名前100名的高被引學者。被引量排名前100的頂級論文和排名前100名的高被引學者列表請查看金山WPS共享文檔：https://kdocs.cn/join/gzjkin2 (需要微信登陸WPS小程序)。
通過計算關鍵詞的頻率，對過去20年最熱門的20個話題進行了評估，如下圖所示。其中同義詞已被合并，例如，選擇性激光熔化(selective laser melting)/直接金屬激光沉積(direct metal laser sintering)，熔融沉積成型(fused deposition modeling)/熔融長絲制造(fused filament fabrication)，CAD/計算機輔助設計(computer-aided design)。
最熱門的20個話題分別為(以熱度排序)：選區激光熔化(Selective Laser Melting (SLM))、機械性能(Mechanical Properties)、CAD/CAE/CAM、顯微結構(Microstructure)、組織工程(Tissue Engineering)、熔融沉積成型(Fused Deposition Modeling (FDM))、生物材料(Biomaterials)、塑料(Plastic)、鈦合金(Titanium Alloy)、生物打印(Bioprinting)、定向能量沉積(Directed Energy Deposition (DED))、表面(Surface)、光固化(Stereolithography)、晶格結構(Lattice Structures)、機器學習(Machine Learning)、鋼(Steel)、電弧增材制造(Wire Arc Additive Manufacturing)、熱處理(Heat-Treatment)、噴墨打印(Inkjet)、流變學(Rheology)。
在過去的十年中，幾乎所有的關鍵詞在論文中出現的頻率都在增加，而關鍵詞的相對排名沒有太大變化。例如，沒有一個關鍵詞迅速超過其他關鍵詞。這意味著3D打印研究領域內部的熱點趨勢沒有改變，但是3D打印作為一個整體研究領域在逐漸變得熱門。
通常情況下，一篇文章中會同時出現多個關鍵詞，例如，選區激光熔化(selective laser melting)和鈦(titanium)，組織工程(tissue engineering )和生物打印(bioprinting)。如聚類圖所示，氣泡的大小代表每個關鍵詞出現的頻率，兩個氣泡之間的連接的強度代表兩個關鍵詞同時在論文中出現的頻率。按照關鍵詞之間的聯系的強弱對主要關鍵詞進行聚類，共產生了五個聚類并分別用不同的顏色表示。
藍色的聚類包括有限元法(finite element method)、拓撲優化(topology optimization)、晶格結構(lattice structure)等，其中有限元法和拓撲優化是聚類的核心(出現的頻率最高)。這個藍色群組中的關鍵詞與其他群組中的關鍵詞之間也存在著聯系，但聯系比同在藍色聚類中的關鍵詞之間的聯系弱。例如，有限元方法與選區激光熔化(selective laser melting)、機械性能(mechanical properties)等有聯系，這意味著它們也會被放在一起討論。
(責任編輯：admin)
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