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国外增材制造技术标准进展
来源:
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作者:chinacaw
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发布时间: 2015-03-09
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近年来，结合了数字化设计、制造技术，先进材料技术，以及激光、电子束等高能束流工艺的3D打印增材制造技术受到热捧，被认为是可能改变制造行业的一次新的技术革命。美国政府和军方高度重视增材制造技术，把它作为支撑振兴美国制造业国家战略的主要措施给予了大力支持，进而引发了发达国家对该项技术的普遍关注。我国的增材制造技术研究和应用工作已经取得了一系列成果，北京航空航天大学与中航工业沈阳飞机设计研究所等单位合作研发的激光快速成型钛合金大型主承力结构在飞机上成功实现应用，技术水平居世界领先。
增材制造技术发展到现阶段，在继续发展技术的同时，需要关注如何将技术迅速转化为产品，并形成市场优势这一重大问题。在影响从技术向产品转化进而形成市场优势的因素中，技术标准发挥着重要作用。标准即是新技术走向成熟的主要标志，也是新技术实现规模应用的基础。近年来，随着增材制造技术的日臻成熟，国际上与增材制造相关的标准化活动正日趋活跃。
增材制造标准已经步入快速发展阶段
截至目前，增材制造标准的发展过程可以划分为两个阶段。
从2002年第一份增材制造标准颁布到2009年为起步阶段。2002年，美国汽车工程师协会SAE发布了第一份增材制造技术标准——宇航材料规范AMS 4999《退火Ti-6Al-4V钛合金激光沉积产品》，同期还颁布了AMS 4998《Ti-6Al-4V钛合金粉末》。为了推动军民融合，20世纪90年代起，美国军用标准体系中与材料相关的军用规范开始转化为宇航材料规范。目前，宇航材料规范已经构成了美国军用航空航天材料标准的主体。增材制造技术宇航材料规范的颁布，标志着该项技术在美国航空航天领域开始走向实际使用。
从2009年开始，增材制造标准开始进入有组织的快速发展阶段。美国材料与试验协会ASTM和国际标准化组织ISO分别成立了增材制造技术委员会，对推进增材制造标准制定发挥了重要作用。
2009年，美国材料与试验协会ASTM成立了专门的增材制造技术委员会F-42，设立了术语、设计、材料和工艺、试验方法、人员等分委员会，包括了10个国家的100多个成员单位。该委员会已经颁布了4项标准：ASTM F2792-12《增材制造技术标准术语》、ASTM F2915-12《增材制造文件格式标准规范》、ASTM F2921-12《增材制造——坐标系与命名标准术语》和ASTM F2924-12《铺粉熔覆增材制造Ti-6Al-4V 标准规范》，正在制订中的标准有《网格结构术语》、《用于增材制造试样试验结果报告的惯例》、《增材制造设计指南》、《电子束熔化(EBM)Ti-6Al-4V ELI钛合金》、《铺粉熔覆增材制造Inconel 625镍基合金》、《铺粉熔覆增材制造Co-28Cr-6Mo合金》和《激光烧结高温聚醚醚酮宇航非结构部件》等。上述标准涵盖了基础标准、设计指南和产品标准，构成了较为完整的基础标准体系和开放的产品标准体系。从标准体系构成上看，该技术委员会规划了术语、制造文件(含计算机编码)格式、设计指南等基础标准，这既是增材制造技术领域新概念、新方法数量众多的反映，也是该技术进入大范围应用的客观需要。从正在开展的标准化活动看，近期将会有一些新的产品标准颁布，其中大部分是激光和电子束铺粉熔覆工艺制造的钛合金和高温合金产品，这对我国相关技术和产品的开发与应用具有一定的借鉴意义。
2011年，国际标准化组织ISO也成立了增材制造技术委员会TC 261，下设术语，方法、工艺和材料，试验方法，数据处理等分委员会或工作组。委员会目前有14个成员国和6个观察员国。国际标准化组织增材制造技术委员会与美国材料与试验协会增材制造技术委员会开展了合作，正在将前面提到的增材制造技术术语、制造文件格式和坐标系等3项ASTM基础标准转化为国际标准。该委员会也在制订自己的标准ISO 17296《增材制造——快速技术(快速原型制造)》，这份标准包括术语，方法、工艺和材料，试验方法，以及数据处理四个分标准。需要指出的是，快速原型制造是当前增材制造技术的主要应用方向，但增材制造技术应用范围不限于快速原型制造。
2011年，美国汽车工程师协会完成了对首份增材制造技术标准AMS 4999的换版。新标准AMS 4999A的名称更改为《退火Ti-6Al-4V钛合金直接沉积产品》，增加了工艺方法，完善了产品性能和检验要求，增加了工艺认证、产品认证和工艺过程控制要求等内容。与原标准相比，新标准的性能指标要求更加全面合理，内部质量检验要求更加具体可操作，标准实用性更强。
增材制造技术发展到现阶段，在继续发展技术的同时，需要关注如何将技术迅速转化为产品，并形成市场优势这一重大问题。在影响从技术向产品转化进而形成市场优势的因素中，技术标准发挥着重要作用。标准即是新技术走向成熟的主要标志，也是新技术实现规模应用的基础。近年来，随着增材制造技术的日臻成熟，国际上与增材制造相关的标准化活动正日趋活跃。
增材制造标准已经步入快速发展阶段
截至目前，增材制造标准的发展过程可以划分为两个阶段。
从2002年第一份增材制造标准颁布到2009年为起步阶段。2002年，美国汽车工程师协会SAE发布了第一份增材制造技术标准——宇航材料规范AMS 4999《退火Ti-6Al-4V钛合金激光沉积产品》，同期还颁布了AMS 4998《Ti-6Al-4V钛合金粉末》。为了推动军民融合，20世纪90年代起，美国军用标准体系中与材料相关的军用规范开始转化为宇航材料规范。目前，宇航材料规范已经构成了美国军用航空航天材料标准的主体。增材制造技术宇航材料规范的颁布，标志着该项技术在美国航空航天领域开始走向实际使用。
从2009年开始，增材制造标准开始进入有组织的快速发展阶段。美国材料与试验协会ASTM和国际标准化组织ISO分别成立了增材制造技术委员会，对推进增材制造标准制定发挥了重要作用。
2009年，美国材料与试验协会ASTM成立了专门的增材制造技术委员会F-42，设立了术语、设计、材料和工艺、试验方法、人员等分委员会，包括了10个国家的100多个成员单位。该委员会已经颁布了4项标准：ASTM F2792-12《增材制造技术标准术语》、ASTM F2915-12《增材制造文件格式标准规范》、ASTM F2921-12《增材制造——坐标系与命名标准术语》和ASTM F2924-12《铺粉熔覆增材制造Ti-6Al-4V 标准规范》，正在制订中的标准有《网格结构术语》、《用于增材制造试样试验结果报告的惯例》、《增材制造设计指南》、《电子束熔化(EBM)Ti-6Al-4V ELI钛合金》、《铺粉熔覆增材制造Inconel 625镍基合金》、《铺粉熔覆增材制造Co-28Cr-6Mo合金》和《激光烧结高温聚醚醚酮宇航非结构部件》等。上述标准涵盖了基础标准、设计指南和产品标准，构成了较为完整的基础标准体系和开放的产品标准体系。从标准体系构成上看，该技术委员会规划了术语、制造文件(含计算机编码)格式、设计指南等基础标准，这既是增材制造技术领域新概念、新方法数量众多的反映，也是该技术进入大范围应用的客观需要。从正在开展的标准化活动看，近期将会有一些新的产品标准颁布，其中大部分是激光和电子束铺粉熔覆工艺制造的钛合金和高温合金产品，这对我国相关技术和产品的开发与应用具有一定的借鉴意义。
2011年，国际标准化组织ISO也成立了增材制造技术委员会TC 261，下设术语，方法、工艺和材料，试验方法，数据处理等分委员会或工作组。委员会目前有14个成员国和6个观察员国。国际标准化组织增材制造技术委员会与美国材料与试验协会增材制造技术委员会开展了合作，正在将前面提到的增材制造技术术语、制造文件格式和坐标系等3项ASTM基础标准转化为国际标准。该委员会也在制订自己的标准ISO 17296《增材制造——快速技术(快速原型制造)》，这份标准包括术语，方法、工艺和材料，试验方法，以及数据处理四个分标准。需要指出的是，快速原型制造是当前增材制造技术的主要应用方向，但增材制造技术应用范围不限于快速原型制造。
2011年，美国汽车工程师协会完成了对首份增材制造技术标准AMS 4999的换版。新标准AMS 4999A的名称更改为《退火Ti-6Al-4V钛合金直接沉积产品》，增加了工艺方法，完善了产品性能和检验要求，增加了工艺认证、产品认证和工艺过程控制要求等内容。与原标准相比，新标准的性能指标要求更加全面合理，内部质量检验要求更加具体可操作，标准实用性更强。
