全球超100項(xiàng)增材制造標(biāo)準(zhǔn),，都可以在這里找到

南極熊導(dǎo)讀：不用再到處找了,，全球超100項(xiàng)增材制造標(biāo)準(zhǔn)，都可以在這里找到,。

在2019年11月的中航邁特用戶大會上,，南極熊聆聽了中國航空綜合技術(shù)研究所 、華質(zhì)卓越生產(chǎn)力促進(jìn)（北京）有限公司,，融融研究院院長  栗曉飛,，“標(biāo)準(zhǔn)助力航空航天增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展與工程化應(yīng)用”的演講。
△栗曉飛


南極熊備注：以下圖片均從栗曉飛演講PPT中提取

對于3D打印的標(biāo)準(zhǔn),，現(xiàn)在國內(nèi)外都有很多,，但很多時(shí)候大家都不理解。我們在做標(biāo)準(zhǔn)的過程當(dāng)中,，也參考國外的標(biāo)準(zhǔn),。明明國外已經(jīng)定出來，并且整個(gè)工程應(yīng)用已經(jīng)開始了,，但是看到標(biāo)準(zhǔn)里面的條款,，實(shí)際上還有很多疑惑的地方，不知道它為什么這么定,，除了管理體制的問題,，因?yàn)檎f國外的這種技術(shù)管理，包括成熟度的界定,，國內(nèi)剛剛引入,，國內(nèi)目前對成熟度或者說在型號應(yīng)用上整個(gè)技術(shù)管理的流程有差異，每個(gè)階段都不一樣,。如果把國外標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行充分吸收借鑒,，把我們自己本身的技術(shù)能力和技術(shù)管理體制調(diào)整過來呢？實(shí)際上非常困難1

美國的增材制造標(biāo)準(zhǔn)


△美國增材制造的組成單位,，包括政府,、國防部、工業(yè)界,、科研機(jī)構(gòu)等

美國增材制造的組成單位,，分為幾個(gè)部分，第一個(gè)就是政府,，政府最關(guān)注的就是增材制造產(chǎn)業(yè)到底有沒有發(fā)展,，未來產(chǎn)業(yè)規(guī)模是多大,，能夠給國家?guī)�來多大的�?jīng)濟(jì)收入和政治優(yōu)勢；通過一系列的方式措施手段去搭建平臺,。第二個(gè)就是終端用戶,，可能國內(nèi)也是一樣，很多技術(shù)產(chǎn)品,，包括是從軍工開始,，因?yàn)槌杀咎�高，一般民用燒不起錢,。


所以很多技術(shù)和材料都是最開始從國家軍工投入研發(fā),，成熟了之后，慢慢價(jià)格降低,，最后應(yīng)用到其他領(lǐng)域,。

△美國增材制造的發(fā)展歷程

美國增材制造的發(fā)展歷程是這樣：
①美國國防部就針對自己的軍事需求，改變游戲規(guī)則,，實(shí)施第三次抵消策略,，滿足陸、海,、空三軍及國防后勤局需求,，提出了“DOD增材制造路線圖”,；
②前身國家增材制造創(chuàng)新研究所(NNMII),，從2012年起建立了美國制造（American Makes），根據(jù)在制造中各個(gè)不同部分的痛點(diǎn)或者技術(shù)難題開展了大量基礎(chǔ)技術(shù)研究,，到目前為止已經(jīng)有71項(xiàng),；
③不同應(yīng)用場景和技術(shù)鏈條的單位，由波音,、GE,、雷神等軍工企業(yè)，Siemens,、Autodesk,、EOS等民口企業(yè)，DoD,、FAA,、NASA等政府組織，NIST,、阿拉巴馬等高校與科研機(jī)構(gòu),，ASTM、SAE等標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu),，一起合作形成增材制造標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)作組（AMSC）,。

△美國制造的71項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù)研究


△美國國防部的3D打印技術(shù)路線圖,，由美國增材制造創(chuàng)新機(jī)構(gòu)和德勤公司負(fù)責(zé)制定，美國陸�,？杖�軍和國防后勤部全程參與,；應(yīng)用于武器軍事維修與保障、部署與遠(yuǎn)征,、新部件新系統(tǒng)的采辦,；涉及設(shè)計(jì)、材料,、工藝,、價(jià)值鏈四個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)領(lǐng)域



△總體上，美國增材制造是以軍事和工程化需求來牽引,，通過基礎(chǔ)研究,，最后制定出可以促進(jìn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展和應(yīng)用的手段依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)

其他增材制造標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展現(xiàn)狀

目前，全球范圍內(nèi),，已經(jīng)出現(xiàn)了很多關(guān)于增材制造的標(biāo)準(zhǔn),，推出標(biāo)準(zhǔn)的單位有國際標(biāo)準(zhǔn)化組織、英國美國國防軍工,、航空方面的FAA/EASA,、3MF/ASTM等國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化組織；包含發(fā)布,、在編及計(jì)劃編制,，共計(jì)約100項(xiàng)


△根據(jù)已經(jīng)發(fā)布的增材制造標(biāo)準(zhǔn)，一般可以歸為通用基礎(chǔ),、設(shè)計(jì),、材料、制造,、產(chǎn)品,、測試評估、修理等幾個(gè)節(jié)點(diǎn)

ISO/ASTM的增材制造標(biāo)準(zhǔn)情況



△ISO/ASTM的增材制造標(biāo)準(zhǔn)情況

• ISO 17296-2:2015增材制造-通用要求-第2部分：工藝類型及原材料
• ISO 17296-3:2014增材制造-通用要求-第3部分：主要特性及對應(yīng)測試方法
• ISO 17296-4:2014增材制造-通用要求-第4部分：數(shù)據(jù)處理
• ISO/ASTM 52900:2015增材制造-通用要求-術(shù)語
• ISO/ASTM 52910:2018增材制造-設(shè)計(jì)-要求,、指南及建議
• ISO/ASTM 52901:2017增材制造-通用要求-AM零件采購?fù)ㄓ靡�求指�?li>ISO/ASTM 52921:2013增材制造術(shù)語-坐標(biāo)系及試驗(yàn)方法
• ISO/ASTM 52915:2016增材制造文件格式（AMF）規(guī)范1.2版
• ISO 27547-1:2010塑料-使用無模技術(shù)的熱塑材料試驗(yàn)樣品制備-第1部分：通則及激光燒結(jié)制備試驗(yàn)樣品
• ISO/ASTM 52902:2019增材制造-測試標(biāo)樣-增材制造系統(tǒng)幾何能力評估指南
• ISO/ASTM 52904:2019增材制造-過程特征與性能-符合苛刻條件應(yīng)用的金屬粉末床熔融過程標(biāo)準(zhǔn)慣例
• ISO/ASTM 52911-1:2019增材制造-粉末床熔融技術(shù)設(shè)計(jì)指南-第1部分：金屬激光粉末床熔融
• ISO/ASTM 52911-2:2019增材制造-粉末床熔融技術(shù)設(shè)計(jì)指南-第2部分：聚合物激光粉末床熔融
• ASTM F2921-13（2019）增材制造術(shù)語——坐標(biāo)系及測試方法
  

SAE增材制造標(biāo)準(zhǔn)情況
2015年,，SAE成立了AMS-AM技術(shù)委員會，積極開展增材制造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定工作,，截止目前,，已發(fā)布12項(xiàng)AMS標(biāo)準(zhǔn)，27項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)正在制定過程中,。

相關(guān)情況涉及：

• 制定材料規(guī)范：針對原材料和成形后材料（包括金屬,、塑料等）的采購，制定航空航天材料規(guī)范（AMS）,，并與相應(yīng)的共享材料性能數(shù)據(jù)庫結(jié)合,。
• 發(fā)布工藝類標(biāo)準(zhǔn)：發(fā)布推薦性慣例,、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，用于通過AM材料加工和制造航空航天產(chǎn)品,。
• 與相關(guān)組織協(xié)調(diào)：通過與MMPDS,、CMH-17、ASTMF42,、AWS D20,、Nadcap等相關(guān)組織進(jìn)行協(xié)調(diào)，促進(jìn)對材料規(guī)范的采用,。
• 數(shù)據(jù)發(fā)布：針對新材料與MMPDS或CMH-17工程技術(shù)工作組協(xié)調(diào)在共享材料特性數(shù)據(jù)庫內(nèi)的數(shù)據(jù)發(fā)布要求,。
• 標(biāo)準(zhǔn)體系保證：建立體系來確保材料規(guī)范是受控并可追溯的，并對依據(jù)規(guī)范化程序分析過的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,。
  

△涉及電子束,、激光粉末床、等離子弧,、激光熔絲,、熔融擠出等技術(shù)類型工藝

• AMS4999A退火態(tài)Ti6Al4V（TC4）鈦合金直接沉積制件
• AMS7000消除應(yīng)力、熱等靜壓及固溶退火態(tài)IN625（GH3625）耐蝕耐熱鎳基高溫合金激光粉末床成形零件
• AMS7001 IN625耐蝕耐熱鎳基高溫合金增材制造用粉末
• AMS7002 航空航天零件增材制造用金屬粉末原材料生產(chǎn)過程要求
• AMS7003 激光粉末床熔融工藝
• AMS7004 基板上等離子弧定向能量沉積增材制造成形Ti6Al4V（TC4）鈦合金毛坯（去應(yīng)力態(tài)）
• AMS7005 等離子弧熔絲定向能量沉積增材制造工藝
• AMS7008 哈氏合金X（GH3536）粉末
• AMS7013 增材制造用60Ni -22Cr -2.0Mo -14W -0.35Al -0.03La（GH3230）耐蝕耐熱鎳基合金粉末
• AMS7014 增材制造用Ti-6.0Al-2.0Mo-4.0Zr-2.0Sn（TA19）高溫鈦合金粉末
• AMS7100 熔融沉積成形（FDM）增材制造工藝
• AMS7101 熔絲擠出增材制造用材料
  

美國國家航空航天局NASA增材制造標(biāo)準(zhǔn)情況
NASA發(fā)布的MSFC-STD-3716 金屬激光粉床熔融增材制造航空航天產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)

MSFC-SPEC-3717 金屬激光粉床熔融增材制造冶金過程控制與鑒定規(guī)范
目的主要有兩方面：

•  對基礎(chǔ)過程及零件生產(chǎn)過程控制進(jìn)行定義,，用于對L-PBF技術(shù)當(dāng)前狀態(tài)相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行管理,；
•  向總師系統(tǒng)（CEO）及當(dāng)局提供產(chǎn)品一致性證明，評估每個(gè)L-PBF零件的風(fēng)險(xiǎn)及控制的合規(guī)性,。
  

定義L-PBF中的基礎(chǔ)過程控制方面的程序要求,，包括：

•  L-PBF冶金過程的定義與鑒定要求；
•  設(shè)備及設(shè)施的維護(hù),、校準(zhǔn)及鑒定要求,；
•  操作人員培訓(xùn)要求,。
  

ASME增材制造標(biāo)準(zhǔn)情況


ASMEY14.46-2017涵蓋了增材制造（AM）技術(shù)特有的術(shù)語和特征的定義,，并提出了在產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)集和相關(guān)文檔中統(tǒng)一規(guī)范的建議。該標(biāo)準(zhǔn)可用于統(tǒng)一規(guī)范設(shè)計(jì),、制造和檢測中相關(guān)的AM詳細(xì)信息,。

美國國防部DOD增材制造標(biāo)準(zhǔn)情況


MIL-STD-3049規(guī)定了采用金屬直接沉積（DDM）在金屬零件基體上進(jìn)行金屬沉積修復(fù)相關(guān)的材料選擇、鑒定與檢驗(yàn)要求,。


美國聯(lián)邦航空管理局FAA增材制造標(biāo)準(zhǔn)情況



2018年,，F(xiàn)AA發(fā)布了AC 33.15-4標(biāo)準(zhǔn)，它基于PBF AM材料的工藝依賴性強(qiáng),。
用于PBF AM材料的設(shè)計(jì)值不僅與制造商采購原材料的變異性相關(guān),，而且還與用于制造生產(chǎn)零件和維修的制造工藝所引入的變異性相關(guān)。由AM專家確定,，PBF AM工藝最多涉及100個(gè)工藝參數(shù),，必須理解這些參數(shù),，包括具有穩(wěn)定和可重復(fù)的方式生產(chǎn)零件的能力所需要的控制水平。


AMSC增材制造標(biāo)準(zhǔn)




另外,，國外增材制造標(biāo)準(zhǔn)還有

• 3MF：材料,、制造、產(chǎn)品,、點(diǎn)陣,、切片等的格式
• AWS：增材制造金屬零件制造規(guī)范
• PRI：激光與電子束金屬粉末床增材制造審核準(zhǔn)則
• UL:增材制造設(shè)施安全管理審查大綱
• VDI:增材制造術(shù)語定義、設(shè)計(jì),、質(zhì)量控制,、分級分類、材料數(shù)據(jù)表等16項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)
  

標(biāo)準(zhǔn)如何助力產(chǎn)業(yè)發(fā)展與工程化


標(biāo)準(zhǔn),，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展與工程化應(yīng)用的關(guān)鍵,。對于中國的增材制造標(biāo)準(zhǔn)來說，迫切需要建立企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系,。



中國航空綜合技術(shù)研究所希望打造一個(gè)“鏈接企業(yè) 為企業(yè)賦能”的增材制造新模式——融融生態(tài)圈,。


△融融生態(tài)圈正在做的事情

• 再制造、尺寸及涂層修復(fù)用金屬直接沉積通用技術(shù)要求
• 軍用增材制造零件采購與驗(yàn)收指南
• 增材制造技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)路線圖研究
• 增材制造材料及產(chǎn)品合格鑒定
• 已發(fā)布5項(xiàng)激光直接沉積增材制造系列標(biāo)準(zhǔn)
• 在研10項(xiàng)通用基礎(chǔ),、激光選區(qū)熔化系列標(biāo)準(zhǔn)
• 中科院增材制造戰(zhàn)略咨詢項(xiàng)目2項(xiàng),，科技部重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃1項(xiàng)，科技部NQI項(xiàng)目1項(xiàng)
• 中國航發(fā)商發(fā)增材制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)及關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)研制項(xiàng)目
  

首批正在制定13項(xiàng)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn),，包括增材制造產(chǎn)品數(shù)字化定義,、增材制造坐標(biāo)系定義指南、增材制造金屬粉末原材料生產(chǎn)過程控制要求等,，由航空工業(yè),、中國商飛、中國航發(fā),、航天科技,、航天科工、國家創(chuàng)新中心,、國家質(zhì)檢中心,、鉑力特、中航邁特等單位共同參與,。希望有更多的單位可以參與進(jìn)來,，一起推動(dòng)中國增材制造事業(yè)的發(fā)展。

演講人聯(lián)系方式：中國航空綜合技術(shù)研究所 栗曉飛郵箱 [email protected]