增材制造 标准测试件 增材制造系统几何成形能力评估 编制说明

《增材制造标准测试件增材制造系统几何成形能力评估》是2023年第四批国家标准制定计划项目，项目编号为20232057-T-604。由中国机械工业联合会提出，由全国增材制造标准化技术委员会（SAC/TC562）归口，负责起草单位：中机生产力促进中心有限公司，计划应完成时间预研阶段：全国增材制造标准化技术委员会（以下简称标委会）在全增材制造系统几何性能评估》标准工作启动会，来自中机生产力促进中心、山东创瑞激光科技有限公司、无锡市检验检测认证研究院等11家单位的13名专家和代表参加了会议。会议围绕标准草案进行了深入讨论，与会专家提出了一系列意见与建议。2022年6月至9月，工作组在相关企事业单位进行充分调研，对标准内容进行修改并标委会在烟台组织召开了标准第一次讨论会，参加会议的有来自中国航发上海商用航空发动机制造有限责任公司、无锡市检验检测认证研究院、西安增材制造国家研究院有限公司等16家单位的24名专家。与会代表工作组人员根据修改意见进行了修改，对标准内容进行修改完善。2023年8月1日，标委会在烟台召开第二次讨论会，来自增材制造相关高校、企业、科研院所等14家单位共17名专家代表出席了会议，会议围绕标准草案进行了深入讨论，与会专家提出了一系列意见建议。在烟台召开第三次讨论会。山东创瑞增材制造产业技术研究院有限公司、中机生产力促进中心有限公司、中国航空制造技术研究院、华南理工等14家单位的17名专家出席了会议。与会代表对本标准草案稿进行了认真、行了修改，对标准内容进行修改完善，于2024年5月16日形成标准征求意见稿。以及电子邮件、通讯软件等方式公开征求意见，并在全体委员范围内发函（SAC/TC562〔2024〕XX号）征求意见。截止2024年X月X日，收到X家单位的回函，其中X家单位提出了X条意见和建议。为提高标准质量《聚合物增材制造原材料激光粉末床熔融用材料的鉴定》国家标准家针对这些反馈意见进行整理和分析，并对标准内容进行进一步讨论，最终全部采纳了XX条、不采纳XX条意见和建议（意见处理详见《国家标审查阶段：2024年XX月XX日，全国增材制造标准化技术委员会在XXX组织召开了《聚合物增材制造原材料激光粉末床熔融用材料的鉴定》国家标准送审稿审查会，应出席委员97人，实际出席委员XX人（委员出席率XX%满足标准审查会的要求。会议在听取标准起草工作组对本标准研制背景、编制说明、征求意见及意见处理情况汇报的基础上，对标准送审稿进行了质询，提出了XX条修改意见和建议，全部《国家标准送审稿审查意见及结论》）。会议一致同意通过标准审查。报批阶段：2024年XX月XX日，工作组按照审查意见对标准送审稿97人）范围内进行网上投票。截止到2024年XX月XX日，XX人参与投回函数的XX%，低于回函数的1/4；符合国家标准管理办法要求，通过投制说明及其他相关文件，报至全国增材制造标准化技术委员会。本标准由山东创瑞增材制造产业技术研究院有限公司、中机生产力促进中心有限公司、西安增材制造国家研究院有限公司等单位共同起草。主要成员：吕忠利、薛莲等。本标准牵头单位山东创瑞增材制造产业技术研究院有限公司，是一家集中高端金属3D打印装备与系统软件研发生产、航空发动机关键部件制造于一体的高科技企业。深耕高性能关键金属构件高效增材制造领域，已迭代研发多款3D打印高端装备，建成金属粉末床熔融SLM技术、光固化SLA技术、电弧送丝AM技术于一体的增材制造装备技术体系。产品范全系列，从装备到半导体产品，实现复杂精密金属构件材料-结构-功能一体化创新设计和高质量、高精度、短周期制造，拥有深厚的增材制造产品开发、生产、检验、维修服务等经验。产品生产、检验、维修服务等经验。本标准的编写主要遵循了以下原则：——在结构和编写规则上按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分:标准化文件的结构和起草规则》和GB/T1.2—2020《标准化工作导则第2部分：以ISO/IEC标准化文件为基础的标准化文件起草规则》的规定起草；————使用重新起草法修改采用ISO/ASTM52902:2023。在确定本标准主要技术性能指标时，综合考虑生产企业的能力和用户的利益，寻求最大的经济、社会效益，充分体现了本标准在技术上的先进性和合理性；——注意标准内容的完整性，按需编写，结构合理、条理清晰、内容本标准规定了增材制造标准测试件制备、测量和几何图形的一般要求，通过测试增材制造系统可成形的最小特征尺寸、表面粗糙度和测试件的几何尺寸精度进行几何性能评估。主要包括：——制备测试件的一般要求：规定了材料、工艺规范、文件格式、测试件的数量和位置、成形方向、零件阵列与合并、支撑和后处理、标记方面的内容，旨在促进供应商和用户双方的沟通，为测试件的制作提供了参——测量测试件的一般要求：规定了标样的构建、测量策略和测量不确定度三方面的要求，为标样的测试提供了参考；——标准测试件的几何图形：规定了精度、分辨率和表面粗糙度三大类型的标样。动态成形精度和综合成形精度检验按GB/T39329—2020《增材制造测试方法标准测试件精度检验》的规定进行。分辨率包形状，测量方法和注意事项。本标准是通过获得测试件的表面粗糙度、分辨率（即最小特征尺寸，包括圆柱形、圆孔、壁厚和槽）和成形精度（线性成形精度、动态成形精度和综合成形精度）用于定量评估增材制造系统的几何成形能力。标准描述了一套测试件的几何特征，每个测试件用于研究一个或多个特定的性能指标。标准规定了测试件的要求和数量，但没有规定具体的测量方法。不同用户应用程序可能需要不同等级的性能。标准讨论了标样摆放的示例以及测量不确定度要求，以检测高低等级的系统性能。本标准适用于利用粉末床熔融工艺制备的标准测试件进行增材制造系统校准和成形能力评估,标准测试件可以在新设备安装时直接成形并某一增材制造系统的性能或诊断故障。规定的标准测试件可用于买方和卖方之间评估增材制造零件或增材制造系统的能力,可以用来衡量新的工艺参数或材料对增材制造系统性能的影响，也可根据最终用户的需求，单独成形单一的标准测试。为了验证在不同增材制造系统的几何成形能力，选取激光选择性熔化系统和立体光固化增材制造设备进行试验验证，具体开展的实验验证按照标准中标样制作的一般准则在激光选择性熔化系统和立体光固化增材制造系统上分别制作精度标样（包括线性精度标样、动态成形精度标样和综合成形精度标样）、分辨率标样（圆柱形、圆孔、壁厚、槽）和表面粗糙度标样，按照标准中标样测量的一般要求和推荐的方法进行测试，获得各增材制造系统可成形的最小特征尺寸和表面粗糙度，以材制造系统的几何成形能力。对SPS450立体光固化工艺和3DSystemS300激光粉末床熔融增材制造设备的几何成形能力进行预估，分别在SPS650和S300设备上制作1421314），15槽宽（1mm，0.8mm，0.6mm，0.4m161度71在不同的增材制造设备上进行成形试验，得到测试件，按照标准中推荐的测量方法对测试件进行检测，得到测试件的原始数据，再对数据进行相关图表进行比较，得到结论。3.1增材制造立体光固化设备实验结果在SPS450立体光固化增材制造设备上制作的测试件，材料为光敏树脂，成形的标样如图所示。（1）线性标样用游标卡尺测量线性标样的线性尺寸如下表：5123 4（2）圆柱形圆柱形标样0.3mm、0.2mm和0.1mm未能成形，只有0.5mm和0.4mm出标样的高度比设计高度低，高度都低于0.5mm。（3）圆孔和0.2mm圆孔的直径分别为0.54mm、0.42mm、0.32mm、0.19mm。（4）壁厚壁厚标样1.0mm，0.8mm，0.6mm，0.4mm，0.2mm成形完好，但的标样未能成形。测量尺寸见表4。1（5）槽宽用超景深显微镜测量槽宽标样，尺寸如表5，0.1mm、0.2mm和0.4mm槽宽标样的尺寸偏差较大。1（6）粗糙度受SLA成形工艺的影响，粗糙度标样在成形时都添加了支撑，因此粗糙度只能测量上表面。粗糙度标样的检测数据在后续工作中完善。3.23DSystemS300激光粉末床熔融增材制造设备实验结果在3DSystemS300激光粉末床熔融增材制造设备上制作的测试件，检测数据在后续的工作中完善。（1）线性测试件用游标卡尺测量线性标样的线性尺寸如下表：51234（2）圆柱形圆柱形标样0.1mm未能成形，用数显游标卡尺测量圆柱形标样的直径，测量尺寸如表7所示。（3）圆孔（4）壁厚壁厚标样1.0mm，0.8mm，0.6mm，0.4mm，0.2mm成形完好。1（5）槽宽用超景深显微镜测量槽宽标样，尺寸如表9：1（6）粗糙度受SLM成形工艺的影响，15°粗糙度标样在成形时添加了支撑，因此0°和15°标样只能测量上表面，其他3.3CR-S130激光粉末床熔融增材制造设备实验结果材料为钴铬合金，标样未进行后处理，成形的标样如图所示。（1）线性测试件用游标卡尺测量线性标样的线性尺寸如下表：51234（2）圆柱形圆柱形标样0.1mm未能成形，用数显游标卡尺测量圆柱形标样的直径，测量尺寸如表7所示。（3）圆孔圆孔标样0.4mm和0.5mm成形，孔径分别为0.36mm、0.45mm，孔内粘粉较多，测量误差较大。（4）壁厚上端成型不良，而且成型误差较大。1（5）槽宽用超景深显微镜测量槽宽标样，尺寸如表9：1（6）粗糙度受SLM成形工艺的影响，15°粗糙度标样在成形时添加了支撑，因此0°和15°标样只能测量上表面，其他标样可以检测上下两个表面。粗糙度标样的检测数据在后续工作中完善。度度度度度度0度度度度度度度16311684**516722654**55183825863**676914391393**568115565596**9782本标准不涉及专利问题。本文件规定了增材制造标准测试件制备、测量和几何图形的一般要求，本标准的制定：1）为用户对增材制造设备性能的了解提供了方便，有助于买方和卖方之间评估增材制造零件或增材制造系统的能力；3）促进制造商针对产品出现的问题进行改善，或做降低成本等方面4）对产品制造、检验等方面进行规范，维护消费者（买方）利益；5）为增材制造用户对增材制造工艺和设备的选择提供了方便；6）指导相关人员更合理全面对增材制造设备成形能力的评估以及对供应商设备的审核。本标准参考国际标准ISO/ASTM52902:2019Additivemanufacturing--Testartefacts-Geometriccapabilityassessmentofadditivemanufacturingsystems，本标准更多的将增材制造设备、成形工艺与我国国内的实际现状和用户的要求相结合，适合我国的行业情况。本标准为国