将增材制造标准一网打尽

近年来，增材制造在航空航天、医疗、模具等方面的应用需求呈现爆发性增长，在结构减重、性能优化、个性化定制等方面的优势日益凸显，但作为新兴技术，其产品能否实现工程化应用、产业规模能否扩大主要取决于产品质量能否满足用户要求、能否提升产品应用领域的整体综合效益（包括经济、性能等诸多方面）。因此，需要体系化、全流程、规范化的标准来保证产品质量、提升应用领域的经济效益，引领并规范行业的持续与健康发展。

标准的缺失一直是增材制造工程化应用与产业发展的主要问题，今天就给您带来详细解读，将增材制造标准“一网打尽”

[注：本文主要以欧美发达国家标准化进展为主进行介绍]

2002年，第一份增材制造技术标准AMS 4999。2011年修订为AMS 4999A，并且标准名称更改为《Ti6Al4V钛合金直接沉积制件-退火态》。

2015年7月，SAE成立了AMS-AM技术委员会，负责编制和维护与增材制造相关的航空航天材料和工艺规范标准以及相关的技术报告。2015年10月，针对关键航空航天应用的特殊认证要求，美国联邦航空管理局（FAA）委托SAE制定增材制造技术标准，以持FAA制定AM材料认证指南。AMS-AM的主要目标包括:

针对原材料及成品材料的采购制定航空航天材料规范（AMS）；针对航空航天产品制造过程制定推荐惯例、规范与标准；与MMPDS、CMH-17、NADCAP、ASTM F42协调，推动标准在工业界的采用；建立标准（技术文件）体系，确保过程受控及可追溯性，以获得具有统计意义的材料性能数据。

截至目前，SAE已经发布及正在制定标准共计30项，涉及激光及电子束粉末床熔融、等离子弧熔丝、激光熔丝、激光直接沉积、材料熔融挤出工艺，IN625（GH3625）、IN718（GH4169）、17-4PH（0Cr17Ni4Cu4Nb）、Hastelloy X（GH3536）、Haynes 230（GH3230）、Ti6242（TA19）、Ti6Al4V（TC4）、AlSi10Mg（ZL104）、ULTEM 9085、ULTEM1010等材料。

ASTM于2009年成立了ASTM F42，是最早成立的增材制造技术委员会的标准化协会组织。

其主要目标是制定增材制造材料、产品、系统和服务等领域的特性和性能标准、试验方法和程序标准，促进增材制造技术推广与产业发展。

目前，该委员会由来自20多个国家的超过400多个技术专家组成，其工作是与具有相互或相关利益的其他ASTM技术委员会及国家和国际组织协调进行的。2012年，ASTM F42发布了F2792-12a 增材制造术语标准，并于2015年与ISO合作对该标准进行了修订，发布了第一份ISO/ASTM联合标准，对增材制造技术推广及产业发展中的术语与定义进行了规范。

ASTM F42共建立了6个专业技术委员会，包括F42.01测试方法、F42.04设计、F42.05材料与工艺、F42.06环境、健康与安全、F42.07应用领域（涉及航空、航天、医疗、重型机械、航海、电子、建筑、石油与天然气、消费品）、F42.91术语，同时针对协会运行及与ISO/TC 261的合作成立的F42.90执行委员会及F42.95技术协调组。

ASTM F42还负责与ASTM内部技术委员会（包括ASTM B09金属粉末及制品技术委员会、ASTM E07无损检测技术委员会、ASTM F04医疗及骨科材料与设备技术委员会等）进行协调，共同制定增材制造标准，以形成完善的增材制造标准体系。

截止目前，ASTM F42已经发布及正在制定标准共计50项；ASTM E07正在开展“航空航天用增材制造金属件的无损检测指南”以及“金属增材制造航空航天零件成形期间的在线监测指南”两项标准编制；ASTM F04正在开展“粉末床熔融制备医疗产品中增材制造残余物去除的评估指南”。

国际标准化组织（ISO）于2011年创建ISO/TC 261增材制造标准化技术委员会，它的工作范围是：在增材制造（AM）领域内进行标准化工作，涉及相关工艺、术语和定义、过程链（硬件和软件）、试验程序、质量参数、供应协议和所有的基础共性技术。ISO/TC 261创建当年就与ASTM F42签署合作协议，共同开展增材制造技术领域的标准化工作。2013年，ISO/TC 261与ASTM F42共同发布了一份“增材制造标准制定联合计划”，该计划包含了AM标准的通用结构/层次结构，以实现由任何一方所发起的项目都能实现一致性。增材制造标准制定计划被认为是一份动态更新的文件，将由ISO / TC 261和ASTM F42定期审查和更新。2016年，又对该结构进行了修订。

依据于“增材制造标准制定联合计划”，ISO / TC 261和ASTM F42确定了潜在的联合AM标准开发的高优先级候选清单如下：

资格鉴定和认证方法设计指南原材料特性的测试方法AM零件机械性能的测试方法材料回收（再利用）准则轮循测试的标准协议标准测试样件采购AM零件的要求

确定项目后， ISO和ASTM又根据他们之间达成的协议，确定了ISO / TC 261和ASTM F42如何在实际意义上合作和协同工作的具体程序，包括：成立联合工作组及联合指导小组、如何召开联合工作组会议、标准编制过程的要求、标准的审查与投票程序、标准的文本结构以及现有和后续标准项目如何完成等。这些方面大大提升了在全球范围内制定增材制造标准的科学性、合理性及高效性，促进了全球增材制造标准体系的完善。

目前，ISO TC261和ASTM F42编制中的标准40余项，从增材制造的材料与工艺、测试方法、设计、安全防护等多方面开展标准化工作，进一步完善增材制造标准体系，对于增材制造标准化工作起到了重要的作用与意义。

美国NASA宇航局针对航空航天对于增材制造产品应用及质量稳定性的要求，由马歇尔航空航天中心制定并发布了MSFC-STD-3716与MSFC-SPEC-3717。

MSFC-SPEC-3716是金属激光粉床熔融增材制造航空航天产品标准规定了增材制造过程控制的基本要求及研制与生产中的关键控制点（如图所示）

通过MSFC-STD-3716，NASA实现了：

对基础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；向认可工程组织（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。

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则用于定义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。

NASA认为AM是独特的材料产品形式，并要求在每台AM设备上进行冶金过程鉴定，以保证AM生产产品的质量稳定性及可追溯性。

德国在增材制造技术及设备研究方面一直走在世界前列，德国航空航天标准化协会（DIN）与德国工程师协会（VDI）针对于增材制造技术的发展与应用制定了相应的标准。

— VDI目前已发布了及正在制定的标准达20项，涉及术语定义、材料鉴定、质量控制、设计准则、操作安全、材料数据表等多个方面。DIN是老牌的航空航天标准化协会，ISO TC 261的秘书处就落在DIN。

— DIN除了积极参与国际标准化组织、欧洲标准化组织的相关标准制定之外，还依据于德国本身技术及应用发展的需求，制定了激光粉末床熔融增材制造设备验收、操作人员鉴定、粉末材料、零件检测及成形技术规范等标准，正在开展成形制品机械性能、非燃烧压力容器、电弧定向能量沉积、金属材料使用指南等标准，目前已发布及正在制定的标准已有10余项。