增材制造 標準測試件 增材制造系統(tǒng)幾何成形能力評估 編制說明

《增材制造標準測試件增材制造系統(tǒng)幾何成形能力評估》是2023年第四批國家標準制定計劃項目，項目編號為20232057-T-604。由中國機械工業(yè)聯合會提出，由全國增材制造標準化技術委員會（SAC/TC562）歸口，負責起草單位：中機生產力促進中心有限公司，計劃應完成時間預研階段：全國增材制造標準化技術委員會（以下簡稱標委會）在全增材制造系統(tǒng)幾何性能評估》標準工作啟動會，來自中機生產力促進中心、山東創(chuàng)瑞激光科技有限公司、無錫市檢驗檢測認證研究院等11家單位的13名專家和代表參加了會議。會議圍繞標準草案進行了深入討論，與會專家提出了一系列意見與建議。2022年6月至9月，工作組在相關企事業(yè)單位進行充分調研，對標準內容進行修改并標委會在煙臺組織召開了標準第一次討論會，參加會議的有來自中國航發(fā)上海商用航空發(fā)動機制造有限責任公司、無錫市檢驗檢測認證研究院、西安增材制造國家研究院有限公司等16家單位的24名專家。與會代表工作組人員根據修改意見進行了修改，對標準內容進行修改完善。2023年8月1日，標委會在煙臺召開第二次討論會，來自增材制造相關高校、企業(yè)、科研院所等14家單位共17名專家代表出席了會議，會議圍繞標準草案進行了深入討論，與會專家提出了一系列意見建議。在煙臺召開第三次討論會。山東創(chuàng)瑞增材制造產業(yè)技術研究院有限公司、中機生產力促進中心有限公司、中國航空制造技術研究院、華南理工等14家單位的17名專家出席了會議。與會代表對本標準草案稿進行了認真、行了修改，對標準內容進行修改完善，于2024年5月16日形成標準征求意見稿。以及電子郵件、通訊軟件等方式公開征求意見，并在全體委員范圍內發(fā)函（SAC/TC562〔2024〕XX號）征求意見。截止2024年X月X日，收到X家單位的回函，其中X家單位提出了X條意見和建議。為提高標準質量《聚合物增材制造原材料激光粉末床熔融用材料的鑒定》國家標準家針對這些反饋意見進行整理和分析，并對標準內容進行進一步討論，最終全部采納了XX條、不采納XX條意見和建議（意見處理詳見《國家標審查階段：2024年XX月XX日，全國增材制造標準化技術委員會在XXX組織召開了《聚合物增材制造原材料激光粉末床熔融用材料的鑒定》國家標準送審稿審查會，應出席委員97人，實際出席委員XX人（委員出席率XX%滿足標準審查會的要求。會議在聽取標準起草工作組對本標準研制背景、編制說明、征求意見及意見處理情況匯報的基礎上，對標準送審稿進行了質詢，提出了XX條修改意見和建議，全部《國家標準送審稿審查意見及結論》）。會議一致同意通過標準審查。報批階段：2024年XX月XX日，工作組按照審查意見對標準送審稿97人）范圍內進行網上投票。截止到2024年XX月XX日，XX人參與投回函數的XX%，低于回函數的1/4；符合國家標準管理辦法要求，通過投制說明及其他相關文件，報至全國增材制造標準化技術委員會。本標準由山東創(chuàng)瑞增材制造產業(yè)技術研究院有限公司、中機生產力促進中心有限公司、西安增材制造國家研究院有限公司等單位共同起草。主要成員：呂忠利、薛蓮等。本標準牽頭單位山東創(chuàng)瑞增材制造產業(yè)技術研究院有限公司，是一家集中高端金屬3D打印裝備與系統(tǒng)軟件研發(fā)生產、航空發(fā)動機關鍵部件制造于一體的高科技企業(yè)。深耕高性能關鍵金屬構件高效增材制造領域，已迭代研發(fā)多款3D打印高端裝備，建成金屬粉末床熔融SLM技術、光固化SLA技術、電弧送絲AM技術于一體的增材制造裝備技術體系。產品范全系列，從裝備到半導體產品，實現復雜精密金屬構件材料-結構-功能一體化創(chuàng)新設計和高質量、高精度、短周期制造，擁有深厚的增材制造產品開發(fā)、生產、檢驗、維修服務等經驗。產品生產、檢驗、維修服務等經驗。本標準的編寫主要遵循了以下原則：——在結構和編寫規(guī)則上按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分:標準化文件的結構和起草規(guī)則》和GB/T1.2—2020《標準化工作導則第2部分：以ISO/IEC標準化文件為基礎的標準化文件起草規(guī)則》的規(guī)定起草；————使用重新起草法修改采用ISO/ASTM52902:2023。在確定本標準主要技術性能指標時，綜合考慮生產企業(yè)的能力和用戶的利益，尋求最大的經濟、社會效益，充分體現了本標準在技術上的先進性和合理性；——注意標準內容的完整性，按需編寫，結構合理、條理清晰、內容本標準規(guī)定了增材制造標準測試件制備、測量和幾何圖形的一般要求，通過測試增材制造系統(tǒng)可成形的最小特征尺寸、表面粗糙度和測試件的幾何尺寸精度進行幾何性能評估。主要包括：——制備測試件的一般要求：規(guī)定了材料、工藝規(guī)范、文件格式、測試件的數量和位置、成形方向、零件陣列與合并、支撐和后處理、標記方面的內容，旨在促進供應商和用戶雙方的溝通，為測試件的制作提供了參——測量測試件的一般要求：規(guī)定了標樣的構建、測量策略和測量不確定度三方面的要求，為標樣的測試提供了參考；——標準測試件的幾何圖形：規(guī)定了精度、分辨率和表面粗糙度三大類型的標樣。動態(tài)成形精度和綜合成形精度檢驗按GB/T39329—2020《增材制造測試方法標準測試件精度檢驗》的規(guī)定進行。分辨率包形狀，測量方法和注意事項。本標準是通過獲得測試件的表面粗糙度、分辨率（即最小特征尺寸，包括圓柱形、圓孔、壁厚和槽）和成形精度（線性成形精度、動態(tài)成形精度和綜合成形精度）用于定量評估增材制造系統(tǒng)的幾何成形能力。標準描述了一套測試件的幾何特征，每個測試件用于研究一個或多個特定的性能指標。標準規(guī)定了測試件的要求和數量，但沒有規(guī)定具體的測量方法。不同用戶應用程序可能需要不同等級的性能。標準討論了標樣擺放的示例以及測量不確定度要求，以檢測高低等級的系統(tǒng)性能。本標準適用于利用粉末床熔融工藝制備的標準測試件進行增材制造系統(tǒng)校準和成形能力評估,標準測試件可以在新設備安裝時直接成形并某一增材制造系統(tǒng)的性能或診斷故障。規(guī)定的標準測試件可用于買方和賣方之間評估增材制造零件或增材制造系統(tǒng)的能力,可以用來衡量新的工藝參數或材料對增材制造系統(tǒng)性能的影響，也可根據最終用戶的需求，單獨成形單一的標準測試。為了驗證在不同增材制造系統(tǒng)的幾何成形能力，選取激光選擇性熔化系統(tǒng)和立體光固化增材制造設備進行試驗驗證，具體開展的實驗驗證按照標準中標樣制作的一般準則在激光選擇性熔化系統(tǒng)和立體光固化增材制造系統(tǒng)上分別制作精度標樣（包括線性精度標樣、動態(tài)成形精度標樣和綜合成形精度標樣）、分辨率標樣（圓柱形、圓孔、壁厚、槽）和表面粗糙度標樣，按照標準中標樣測量的一般要求和推薦的方法進行測試，獲得各增材制造系統(tǒng)可成形的最小特征尺寸和表面粗糙度，以材制造系統(tǒng)的幾何成形能力。對SPS450立體光固化工藝和3DSystemS300激光粉末床熔融增材制造設備的幾何成形能力進行預估，分別在SPS650和S300設備上制作1421314），15槽寬（1mm，0.8mm，0.6mm，0.4m161度71在不同的增材制造設備上進行成形試驗，得到測試件，按照標準中推薦的測量方法對測試件進行檢測，得到測試件的原始數據，再對數據進行相關圖表進行比較，得到結論。3.1增材制造立體光固化設備實驗結果在SPS450立體光固化增材制造設備上制作的測試件，材料為光敏樹脂，成形的標樣如圖所示。（1）線性標樣用游標卡尺測量線性標樣的線性尺寸如下表：5123 4（2）圓柱形圓柱形標樣0.3mm、0.2mm和0.1mm未能成形，只有0.5mm和0.4mm出標樣的高度比設計高度低，高度都低于0.5mm。（3）圓孔和0.2mm圓孔的直徑分別為0.54mm、0.42mm、0.32mm、0.19mm。（4）壁厚壁厚標樣1.0mm，0.8mm，0.6mm，0.4mm，0.2mm成形完好，但的標樣未能成形。測量尺寸見表4。1（5）槽寬用超景深顯微鏡測量槽寬標樣，尺寸如表5，0.1mm、0.2mm和0.4mm槽寬標樣的尺寸偏差較大。1（6）粗糙度受SLA成形工藝的影響，粗糙度標樣在成形時都添加了支撐，因此粗糙度只能測量上表面。粗糙度標樣的檢測數據在后續(xù)工作中完善。3.23DSystemS300激光粉末床熔融增材制造設備實驗結果在3DSystemS300激光粉末床熔融增材制造設備上制作的測試件，檢測數據在后續(xù)的工作中完善。（1）線性測試件用游標卡尺測量線性標樣的線性尺寸如下表：51234（2）圓柱形圓柱形標樣0.1mm未能成形，用數顯游標卡尺測量圓柱形標樣的直徑，測量尺寸如表7所示。（3）圓孔（4）壁厚壁厚標樣1.0mm，0.8mm，0.6mm，0.4mm，0.2mm成形完好。1（5）槽寬用超景深顯微鏡測量槽寬標樣，尺寸如表9：1（6）粗糙度受SLM成形工藝的影響，15°粗糙度標樣在成形時添加了支撐，因此0°和15°標樣只能測量上表面，其他3.3CR-S130激光粉末床熔融增材制造設備實驗結果材料為鈷鉻合金，標樣未進行后處理，成形的標樣如圖所示。（1）線性測試件用游標卡尺測量線性標樣的線性尺寸如下表：51234（2）圓柱形圓柱形標樣0.1mm未能成形，用數顯游標卡尺測量圓柱形標樣的直徑，測量尺寸如表7所示。（3）圓孔圓孔標樣0.4mm和0.5mm成形，孔徑分別為0.36mm、0.45mm，孔內粘粉較多，測量誤差較大。（4）壁厚上端成型不良，而且成型誤差較大。1（5）槽寬用超景深顯微鏡測量槽寬標樣，尺寸如表9：1（6）粗糙度受SLM成形工藝的影響，15°粗糙度標樣在成形時添加了支撐，因此0°和15°標樣只能測量上表面，其他標樣可以檢測上下兩個表面。粗糙度標樣的檢測數據在后續(xù)工作中完善。度度度度度度0度度度度度度度16311684**516722654**55183825863**676914391393**568115565596**9782本標準不涉及專利問題。本文件規(guī)定了增材制造標準測試件制備、測量和幾何圖形的一般要求，本標準的制定：1）為用戶對增材制造設備性能的了解提供了方便，有助于買方和賣方之間評估增材制造零件或增材制造系統(tǒng)的能力；3）促進制造商針對產品出現的問題進行改善，或做降低成本等方面4）對產品制造、檢驗等方面進行規(guī)范，維護消費者（買方）利益；5）為增材制造用戶對增材制造工藝和設備的選擇提供了方便；6）指導相關人員更合理全面對增材制造設備成形能力的評估以及對供應商設備的審核。本標準參考國際標準ISO/ASTM52902:2019Additivemanufacturing--Testartefacts-Geometriccapabilityassessmentofadditivemanufacturingsystems，本標準更多的將增材制造設備、成形工藝與我國國內的實際現狀和用戶的要求相結合，適合我國的行業(yè)情況。本標準為國