增材制造 標(biāo)準(zhǔn)測試件 增材制造系統(tǒng)幾何成形能力評(píng)估 編制說明

《增材制造標(biāo)準(zhǔn)測試件增材制造系統(tǒng)幾何成形能力評(píng)估》是2023年第四批國家標(biāo)準(zhǔn)制定計(jì)劃項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)為20232057-T-604。由中國機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)提出，由全國增材制造標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（SAC/TC562）歸口，負(fù)責(zé)起草單位：中機(jī)生產(chǎn)力促進(jìn)中心有限公司，計(jì)劃應(yīng)完成時(shí)間預(yù)研階段：全國增材制造標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)（以下簡稱標(biāo)委會(huì)）在全增材制造系統(tǒng)幾何性能評(píng)估》標(biāo)準(zhǔn)工作啟動(dòng)會(huì)，來自中機(jī)生產(chǎn)力促進(jìn)中心、山東創(chuàng)瑞激光科技有限公司、無錫市檢驗(yàn)檢測認(rèn)證研究院等11家單位的13名專家和代表參加了會(huì)議。會(huì)議圍繞標(biāo)準(zhǔn)草案進(jìn)行了深入討論，與會(huì)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(guān)企事業(yè)單位進(jìn)行充分調(diào)研，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容進(jìn)行修改并標(biāo)委會(huì)在煙臺(tái)組織召開了標(biāo)準(zhǔn)第一次討論會(huì)，參加會(huì)議的有來自中國航發(fā)上海商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造有限責(zé)任公司、無錫市檢驗(yàn)檢測認(rèn)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(huì)代表工作組人員根據(jù)修改意見進(jìn)行了修改，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容進(jìn)行修改完善。2023年8月1日，標(biāo)委會(huì)在煙臺(tái)召開第二次討論會(huì)，來自增材制造相關(guān)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(huì)議，會(huì)議圍繞標(biāo)準(zhǔn)草案進(jìn)行了深入討論，與會(huì)專家提出了一系列意見建議。在煙臺(tái)召開第三次討論會(huì)。山東創(chuàng)瑞增材制造產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司、中機(jī)生產(chǎn)力促進(jìn)中心有限公司、中國航空制造技術(shù)研究院、華南理工等14家單位的17名專家出席了會(huì)議。與會(huì)代表對(duì)本標(biāo)準(zhǔn)草案稿進(jìn)行了認(rèn)真、行了修改，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容進(jìn)行修改完善，于2024年5月16日形成標(biāo)準(zhǔn)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(nèi)發(fā)函（SAC/TC562〔2024〕XX號(hào)）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(biāo)準(zhǔn)質(zhì)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(biāo)準(zhǔn)家針對(duì)這些反饋意見進(jìn)行整理和分析，并對(duì)標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容進(jìn)行進(jìn)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(biāo)審查階段：2024年XX月XX日，全國增材制造標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)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(biāo)準(zhǔn)送審稿審查會(huì)，應(yīng)出席委員97人，實(shí)際出席委員XX人（委員出席率XX%滿足標(biāo)準(zhǔn)審查會(huì)的要求。會(huì)議在聽取標(biāo)準(zhǔn)起草工作組對(duì)本標(biāo)準(zhǔn)研制背景、編制說明、征求意見及意見處理情況匯報(bào)的基礎(chǔ)上，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)送審稿進(jìn)行了質(zhì)詢，提出了XX條修改意見和建議，全部《國家標(biāo)準(zhǔn)送審稿審查意見及結(jié)論》）。會(huì)議一致同意通過標(biāo)準(zhǔn)審查。報(bào)批階段：2024年XX月XX日，工作組按照審查意見對(duì)標(biāo)準(zhǔn)送審稿97人）范圍內(nèi)進(jìn)行網(wǎng)上投票。截止到2024年XX月XX日，XX人參與投回函數(shù)的XX%，低于回函數(shù)的1/4；符合國家標(biāo)準(zhǔn)管理辦法要求，通過投制說明及其他相關(guān)文件，報(bào)至全國增材制造標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)。本標(biāo)準(zhǔn)由山東創(chuàng)瑞增材制造產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司、中機(jī)生產(chǎn)力促進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)牽頭單位山東創(chuàng)瑞增材制造產(chǎn)業(yè)技術(shù)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(chǎn)、航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵部件制造于一體的高科技企業(yè)。深耕高性能關(guān)鍵金屬構(gòu)件高效增材制造領(lǐng)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(shù)、光固化SLA技術(shù)、電弧送絲AM技術(shù)于一體的增材制造裝備技術(shù)體系。產(chǎn)品范全系列，從裝備到半導(dǎo)體產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜精密金屬構(gòu)件材料-結(jié)構(gòu)-功能一體化創(chuàng)新設(shè)計(jì)和高質(zhì)量、高精度、短周期制造，擁有深厚的增材制造產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)、檢驗(yàn)、維修服務(wù)等經(jīng)驗(yàn)。產(chǎn)品生產(chǎn)、檢驗(yàn)、維修服務(wù)等經(jīng)驗(yàn)。本標(biāo)準(zhǔn)的編寫主要遵循了以下原則：——在結(jié)構(gòu)和編寫規(guī)則上按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分:標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》和GB/T1.2—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第2部分：以ISO/IEC標(biāo)準(zhǔn)化文件為基礎(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)性能指標(biāo)時(shí)，綜合考慮生產(chǎn)企業(yè)的能力和用戶的利益，尋求最大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益，充分體現(xiàn)了本標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)上的先進(jìn)性和合理性；——注意標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容的完整性，按需編寫，結(jié)構(gòu)合理、條理清晰、內(nèi)容本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了增材制造標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)行幾何性能評(píng)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(shù)量和位置、成形方向、零件陣列與合并、支撐和后處理、標(biāo)記方面的內(nèi)容，旨在促進(jìn)供應(yīng)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(biāo)樣的構(gòu)建、測量策略和測量不確定度三方面的要求，為標(biāo)樣的測試提供了參考；——標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)樣。動(dòng)態(tài)成形精度和綜合成形精度檢驗(yàn)按GB/T39329—2020《增材制造測試方法標(biāo)準(zhǔn)測試件精度檢驗(yàn)》的規(guī)定進(jìn)行。分辨率包形狀，測量方法和注意事項(xiàng)。本標(biāo)準(zhǔn)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(dòng)態(tài)成形精度和綜合成形精度）用于定量評(píng)估增材制造系統(tǒng)的幾何成形能力。標(biāo)準(zhǔn)描述了一套測試件的幾何特征，每個(gè)測試件用于研究一個(gè)或多個(gè)特定的性能指標(biāo)。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了測試件的要求和數(shù)量，但沒有規(guī)定具體的測量方法。不同用戶應(yīng)用程序可能需要不同等級(jí)的性能。標(biāo)準(zhǔn)討論了標(biāo)樣擺放的示例以及測量不確定度要求，以檢測高低等級(jí)的系統(tǒng)性能。本標(biāo)準(zhǔn)適用于利用粉末床熔融工藝制備的標(biāo)準(zhǔn)測試件進(jìn)行增材制造系統(tǒng)校準(zhǔn)和成形能力評(píng)估,標(biāo)準(zhǔn)測試件可以在新設(shè)備安裝時(shí)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(biāo)準(zhǔn)測試件可用于買方和賣方之間評(píng)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(shù)或材料對(duì)增材制造系統(tǒng)性能的影響，也可根據(jù)最終用戶的需求，單獨(dú)成形單一的標(biāo)準(zhǔn)測試。為了驗(yàn)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(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，具體開展的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證按照標(biāo)準(zhǔn)中標(biāo)樣制作的一般準(zhǔn)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(biāo)樣（包括線性精度標(biāo)樣、動(dòng)態(tài)成形精度標(biāo)樣和綜合成形精度標(biāo)樣）、分辨率標(biāo)樣（圓柱形、圓孔、壁厚、槽）和表面粗糙度標(biāo)樣，按照標(biāo)準(zhǔn)中標(biāo)樣測量的一般要求和推薦的方法進(jìn)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(duì)SPS450立體光固化工藝和3DSystemS300激光粉末床熔融增材制造設(shè)備的幾何成形能力進(jìn)行預(yù)估，分別在SPS650和S300設(shè)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(shè)備上進(jìn)行成形試驗(yàn)，得到測試件，按照標(biāo)準(zhǔn)中推薦的測量方法對(duì)測試件進(jìn)行檢測，得到測試件的原始數(shù)據(jù)，再對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)圖表進(jìn)行比較，得到結(jié)論。3.1增材制造立體光固化設(shè)備實(shí)驗(yàn)結(jié)果在SPS450立體光固化增材制造設(shè)備上制作的測試件，材料為光敏樹脂，成形的標(biāo)樣如圖所示。（1）線性標(biāo)樣用游標(biāo)卡尺測量線性標(biāo)樣的線性尺寸如下表：5123 4（2）圓柱形圓柱形標(biāo)樣0.3mm、0.2mm和0.1mm未能成形，只有0.5mm和0.4mm出標(biāo)樣的高度比設(shè)計(jì)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(biāo)樣1.0mm，0.8mm，0.6mm，0.4mm，0.2mm成形完好，但的標(biāo)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(biāo)樣，尺寸如表5，0.1mm、0.2mm和0.4mm槽寬標(biāo)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(biāo)樣在成形時(shí)都添加了支撐，因此粗糙度只能測量上表面。粗糙度標(biāo)樣的檢測數(shù)據(jù)在后續(xù)工作中完善。3.23DSystemS300激光粉末床熔融增材制造設(shè)備實(shí)驗(yàn)結(jié)果在3DSystemS300激光粉末床熔融增材制造設(shè)備上制作的測試件，檢測數(shù)據(jù)在后續(xù)的工作中完善。（1）線性測試件用游標(biāo)卡尺測量線性標(biāo)樣的線性尺寸如下表：51234（2）圓柱形圓柱形標(biāo)樣0.1mm未能成形，用數(shù)顯游標(biāo)卡尺測量圓柱形標(biāo)樣的直徑，測量尺寸如表7所示。（3）圓孔（4）壁厚壁厚標(biāo)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(biāo)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(biāo)樣在成形時(shí)添加了支撐，因此0°和15°標(biāo)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(shè)備實(shí)驗(yàn)結(jié)果材料為鈷鉻合金，標(biāo)樣未進(jìn)行后處理，成形的標(biāo)樣如圖所示。（1）線性測試件用游標(biāo)卡尺測量線性標(biāo)樣的線性尺寸如下表：51234（2）圓柱形圓柱形標(biāo)樣0.1mm未能成形，用數(shù)顯游標(biāo)卡尺測量圓柱形標(biāo)樣的直徑，測量尺寸如表7所示。（3）圓孔圓孔標(biāo)樣0.4mm和0.5mm成形，孔徑分別為0.36mm、0.45mm，孔內(nèi)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(biāo)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(biāo)樣在成形時(shí)添加了支撐，因此0°和15°標(biāo)樣只能測量上表面，其他標(biāo)樣可以檢測上下兩個(gè)表面。粗糙度標(biāo)樣的檢測數(shù)據(jù)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(biāo)準(zhǔn)不涉及專利問題。本文件規(guī)定了增材制造標(biāo)準(zhǔn)測試件制備、測量和幾何圖形的一般要求，本標(biāo)準(zhǔn)的制定：1）為用戶對(duì)增材制造設(shè)備性能的了解提供了方便，有助于買方和賣方之間評(píng)估增材制造零件或增材制造系統(tǒng)的能力；3）促進(jìn)制造商針對(duì)產(chǎn)品出現(xiàn)的問題進(jìn)行改善，或做降低成本等方面4）對(duì)產(chǎn)品制造、檢驗(yàn)等方面進(jìn)行規(guī)范，維護(hù)消費(fèi)者（買方）利益；5）為增材制造用戶對(duì)增材制造工藝和設(shè)備的選擇提供了方便；6）指導(dǎo)相關(guān)人員更合理全面對(duì)增材制造設(shè)備成形能力的評(píng)估以及對(duì)供應(yīng)商設(shè)備的審核。本標(biāo)準(zhǔn)參考國際標(biāo)準(zhǔn)ISO/ASTM52902:2019Additivemanufacturing--Testartefacts-Geometriccapabilityassessmentofadditivemanufacturingsystems，本標(biāo)準(zhǔn)更多的將增材制造設(shè)備、成形工藝與我國國內(nèi)的實(shí)際現(xiàn)狀和用戶的要求相結(jié)合，適合我國的行業(yè)情況。本標(biāo)準(zhǔn)為國