全球超100项增材制造标准，都可以在这里找到

南极熊导读：不用再到处找了，全球超100项增材制造标准，都可以在这里找到。

在2019年11月的中航迈特用户大会上，南极熊聆听了中国航空综合技术研究所 、华质卓越生产力促进（北京）有限公司，融融研究院院长  栗晓飞，“标准助力航空航天增材制造产业发展与工程化应用”的演讲。
△栗晓飞


南极熊备注：以下图片均从栗晓飞演讲PPT中提取

对于3D打印的标准，现在国内外都有很多，但很多时候大家都不理解。我们在做标准的过程当中，也参考国外的标准。明明国外已经定出来，并且整个工程应用已经开始了，但是看到标准里面的条款，实际上还有很多疑惑的地方，不知道它为什么这么定，除了管理体制的问题，因为说国外的这种技术管理，包括成熟度的界定，国内刚刚引入，国内目前对成熟度或者说在型号应用上整个技术管理的流程有差异，每个阶段都不一样。如果把国外标准进行充分吸收借鉴，把我们自己本身的技术能力和技术管理体制调整过来呢？实际上非常困难1

美国的增材制造标准


△美国增材制造的组成单位，包括政府、国防部、工业界、科研机构等

美国增材制造的组成单位，分为几个部分，第一个就是政府，政府最关注的就是增材制造产业到底有没有发展，未来产业规模是多大，能够给国家带来多大的经济收入和政治优势；通过一系列的方式措施手段去搭建平台。第二个就是终端用户，可能国内也是一样，很多技术产品，包括是从军工开始，因为成本太高，一般民用烧不起钱。


所以很多技术和材料都是最开始从国家军工投入研发，成熟了之后，慢慢价格降低，最后应用到其他领域。

△美国增材制造的发展历程

美国增材制造的发展历程是这样：
①美国国防部就针对自己的军事需求，改变游戏规则，实施第三次抵消策略，满足陆、海、空三军及国防后勤局需求，提出了“DOD增材制造路线图”；
②前身国家增材制造创新研究所(NNMII)，从2012年起建立了美国制造（American Makes），根据在制造中各个不同部分的痛点或者技术难题开展了大量基础技术研究，到目前为止已经有71项；
③不同应用场景和技术链条的单位，由波音、GE、雷神等军工企业，Siemens、Autodesk、EOS等民口企业，DoD、FAA、NASA等政府组织，NIST、阿拉巴马等高校与科研机构，ASTM、SAE等标准化机构，一起合作形成增材制造标准化协作组（AMSC）。

△美国制造的71项基础技术研究


△美国国防部的3D打印技术路线图，由美国增材制造创新机构和德勤公司负责制定，美国陆海空三军和国防后勤部全程参与；应用于武器军事维修与保障、部署与远征、新部件新系统的采办；涉及设计、材料、工艺、价值链四个技术环节领域



△总体上，美国增材制造是以军事和工程化需求来牵引，通过基础研究，最后制定出可以促进产业发展和应用的手段依据标准

其他增材制造标准发展现状

目前，全球范围内，已经出现了很多关于增材制造的标准，推出标准的单位有国际标准化组织、英国美国国防军工、航空方面的FAA/EASA、3MF/ASTM等国外先进标准化组织；包含发布、在编及计划编制，共计约100项


△根据已经发布的增材制造标准，一般可以归为通用基础、设计、材料、制造、产品、测试评估、修理等几个节点

ISO/ASTM的增材制造标准情况



△ISO/ASTM的增材制造标准情况

• ISO 17296-2:2015增材制造-通用要求-第2部分：工艺类型及原材料
• ISO 17296-3:2014增材制造-通用要求-第3部分：主要特性及对应测试方法
• ISO 17296-4:2014增材制造-通用要求-第4部分：数据处理
• ISO/ASTM 52900:2015增材制造-通用要求-术语
• ISO/ASTM 52910:2018增材制造-设计-要求、指南及建议
• ISO/ASTM 52901:2017增材制造-通用要求-AM零件采购通用要求指南
• ISO/ASTM 52921:2013增材制造术语-坐标系及试验方法
• ISO/ASTM 52915:2016增材制造文件格式（AMF）规范1.2版
• ISO 27547-1:2010塑料-使用无模技术的热塑材料试验样品制备-第1部分：通则及激光烧结制备试验样品
• ISO/ASTM 52902:2019增材制造-测试标样-增材制造系统几何能力评估指南
• ISO/ASTM 52904:2019增材制造-过程特征与性能-符合苛刻条件应用的金属粉末床熔融过程标准惯例
• ISO/ASTM 52911-1:2019增材制造-粉末床熔融技术设计指南-第1部分：金属激光粉末床熔融
• ISO/ASTM 52911-2:2019增材制造-粉末床熔融技术设计指南-第2部分：聚合物激光粉末床熔融
• ASTM F2921-13（2019）增材制造术语——坐标系及测试方法
  

SAE增材制造标准情况
2015年，SAE成立了AMS-AM技术委员会，积极开展增材制造技术标准的制定工作，截止目前，已发布12项AMS标准，27项标准正在制定过程中。

相关情况涉及：

• 制定材料规范：针对原材料和成形后材料（包括金属、塑料等）的采购，制定航空航天材料规范（AMS），并与相应的共享材料性能数据库结合。
• 发布工艺类标准：发布推荐性惯例、规范和标准，用于通过AM材料加工和制造航空航天产品。
• 与相关组织协调：通过与MMPDS、CMH-17、ASTMF42、AWS D20、Nadcap等相关组织进行协调，促进对材料规范的采用。
• 数据发布：针对新材料与MMPDS或CMH-17工程技术工作组协调在共享材料特性数据库内的数据发布要求。
• 标准体系保证：建立体系来确保材料规范是受控并可追溯的，并对依据规范化程序分析过的数据进行统计分析。
  

△涉及电子束、激光粉末床、等离子弧、激光熔丝、熔融挤出等技术类型工艺

• AMS4999A退火态Ti6Al4V（TC4）钛合金直接沉积制件
• AMS7000消除应力、热等静压及固溶退火态IN625（GH3625）耐蚀耐热镍基高温合金激光粉末床成形零件
• AMS7001 IN625耐蚀耐热镍基高温合金增材制造用粉末
• AMS7002 航空航天零件增材制造用金属粉末原材料生产过程要求
• AMS7003 激光粉末床熔融工艺
• AMS7004 基板上等离子弧定向能量沉积增材制造成形Ti6Al4V（TC4）钛合金毛坯（去应力态）
• AMS7005 等离子弧熔丝定向能量沉积增材制造工艺
• 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）耐蚀耐热镍基合金粉末
• AMS7014 增材制造用Ti-6.0Al-2.0Mo-4.0Zr-2.0Sn（TA19）高温钛合金粉末
• AMS7100 熔融沉积成形（FDM）增材制造工艺
• AMS7101 熔丝挤出增材制造用材料
  

美国国家航空航天局NASA增材制造标准情况
NASA发布的MSFC-STD-3716 金属激光粉床熔融增材制造航空航天产品标准

MSFC-SPEC-3717 金属激光粉床熔融增材制造冶金过程控制与鉴定规范
目的主要有两方面：

•  对基础过程及零件生产过程控制进行定义，用于对L-PBF技术当前状态相关的风险进行管理；
•  向总师系统（CEO）及当局提供产品一致性证明，评估每个L-PBF零件的风险及控制的合规性。
  

定义L-PBF中的基础过程控制方面的程序要求，包括：

•  L-PBF冶金过程的定义与鉴定要求；
•  设备及设施的维护、校准及鉴定要求；
•  操作人员培训要求。
  

ASME增材制造标准情况


ASMEY14.46-2017涵盖了增材制造（AM）技术特有的术语和特征的定义，并提出了在产品定义数据集和相关文档中统一规范的建议。该标准可用于统一规范设计、制造和检测中相关的AM详细信息。

美国国防部DOD增材制造标准情况


MIL-STD-3049规定了采用金属直接沉积（DDM）在金属零件基体上进行金属沉积修复相关的材料选择、鉴定与检验要求。


美国联邦航空管理局FAA增材制造标准情况



2018年，FAA发布了AC 33.15-4标准，它基于PBF AM材料的工艺依赖性强。
用于PBF AM材料的设计值不仅与制造商采购原材料的变异性相关，而且还与用于制造生产零件和维修的制造工艺所引入的变异性相关。由AM专家确定，PBF AM工艺最多涉及100个工艺参数，必须理解这些参数，包括具有稳定和可重复的方式生产零件的能力所需要的控制水平。


AMSC增材制造标准




另外，国外增材制造标准还有

• 3MF：材料、制造、产品、点阵、切片等的格式
• AWS：增材制造金属零件制造规范
• PRI：激光与电子束金属粉末床增材制造审核准则
• UL:增材制造设施安全管理审查大纲
• VDI:增材制造术语定义、设计、质量控制、分级分类、材料数据表等16项标准
  

标准如何助力产业发展与工程化


标准，推动产业发展与工程化应用的关键。对于中国的增材制造标准来说，迫切需要建立企业标准体系。



中国航空综合技术研究所希望打造一个“链接企业 为企业赋能”的增材制造新模式——融融生态圈。


△融融生态圈正在做的事情

• 再制造、尺寸及涂层修复用金属直接沉积通用技术要求
• 军用增材制造零件采购与验收指南
• 增材制造技术与标准路线图研究
• 增材制造材料及产品合格鉴定
• 已发布5项激光直接沉积增材制造系列标准
• 在研10项通用基础、激光选区熔化系列标准
• 中科院增材制造战略咨询项目2项，科技部重点研发计划1项，科技部NQI项目1项
• 中国航发商发增材制造标准体系建设及关键标准研制项目
  

首批正在制定13项团体标准，包括增材制造产品数字化定义、增材制造坐标系定义指南、增材制造金属粉末原材料生产过程控制要求等，由航空工业、中国商飞、中国航发、航天科技、航天科工、国家创新中心、国家质检中心、铂力特、中航迈特等单位共同参与。希望有更多的单位可以参与进来，一起推动中国增材制造事业的发展。

演讲人联系方式：中国航空综合技术研究所 栗晓飞邮箱 jackyone@163.com