4.1 标准体系的构建思路和原则
增材制造具有多学科交叉的技术特点,需要综合考虑增材制造产品从设计、工艺、材料、设备、后处理、检验检测、产品质量安全到服务等多种因素,进而建立起一套全产业链、全价值链的标准体系,指导增材制造产业规范、健康发展。具体构建原则如下。
(1)对接国际
ISO/TC 261下设术语,方法、工艺和材料,试验方法,数据和设计4个工作组。ASTM F42除战略规划组等不以标准制修订为主要业务的分技术委员会外,设有试验方法、设计、材料和工艺、术语4个分技术委员会。ISO/ASTM与CEN/TC 438联合提出增材制造标准体系框架,分为3个层次,最顶层为具有总体概念、共同要求以及共同应用性的标准。第二层级为区别不同材料和工艺的细则标准。第三层级为增材制造具体的材料、工艺和应用标准。从这3个层次的内容以及现有的8项ISO/TC 261标准和15项ASTM F42标准情况来看,总体可以将标准归为6大类:基础通用、工艺、材料、试验方法、设计方法和设备标准。
增材制造标准体系的构建,要充分对接国际标准,结合ISO/TC 261、ASTM F42以及CEN/TC 438机构设置和标准制修订工作,确保我国增材制造发展与国际接轨。
(2)结合我国增材制造产业特点
我国是制造大国,被誉为世界的工厂。与世界其他大部分国家相比,增材制造在我国呈现出了新的特点,那就是提供增材制造服务。这一分支的出现,使得原有的采购增材制造设备、材料转到直接购买全方位的增材制造服务,只需要把需求提供给服务企业即可得到所需要的基于增材制造技术加工出来的零件和产品。目前,我国已经出现一批像魔猴、意造等专门提供增材制造服务的企业。
增材制造标准体系的构建宜在与国际保持一致的基础上,充分考虑我国增材制造产业特点,满足行业发展的需求。
(3)依据国家标准化工作改革方案定位标准类别
2015年,国务院发布《国务院关于印发深化标准化工作改革方案的通知》,提出建立政府主导制定标准和市场自主制定标准相结合的新型标准体系,对国家标准、团体标准的范围进行了重新定义。增材制造标准体系的构建,要充分考虑不同类型标准,如产品标准和基础通用标准的定位,并考虑潜在的国际标准化工作发力点,满足国家标准化工作改革要求。
4.2 标准体系构建
标准体系是标准化工作的蓝图,是系统开展标准化工作的基础和依据。针对目前增材制造技术产业的发展状况,结合国际增材制造标准体系,考虑我国增材制造发展特点,初步构建了一套增材制造标准体系,标准体系框架分为两个层次。第一层为顶层框架标准,概述增材制造技术总体概念、共同要求规范。第二层为具体细则标准。
如图1所示,第一层主要由7个部分组成:基础通用标准、工艺标准、材料标准、设备标准、测试方法标准、设计方法标准以及服务标准。主要是针对增材制造产业从研发、制造到服务整个全生命周期的对应,保证了全过程都有适用的标准进行支撑,有利于标准体系的完整和配套。同时,这一体系结构的划分方式,也参考了前面对国内外增材制造相关标准的研究结果,综合了国际标准相关体系的模式,并尽可能与中国增材制造技术与产业应用特点相协调,保证了各类标准体系的协调与统一。
第二层是对第一层次7大类的分别细化,具体标准明细说明见表2,可以作为一套完整的行业标准或者企业标准进行实施,从而对增材制造进行规范。
图1 增材制造标准体系顶层框架
表2 增材制造标准明细说明
(1)基础通用标准
|
主要包括术语、通用要求、安全、质量保证等标准。基础通用标准是最基本、具有广泛指导意义又能起到统一协调作用的技术标准,有利于减少技术交流障碍,保障生产安全,促进技术高速发展及应用
|
(2)工艺标准
|
主要包括黏结剂喷射、定向能量沉积、材料挤出、材料喷射、粉末床熔融、薄材叠层和立体光固化等标准。参考国际通用的7大增材制造工艺分类而定
|
(3)材料标准
|
主要包括金属材料、陶瓷材料、高分子材料、光敏树脂、聚合物和生物材料等标准。一方面与国际增材制造标准体系相对应,另一方面参考了ISO 17296-2:2015增材制造工艺分类及原材料。此部分增加了生物材料,原因是生物增材制造是增材制造的一个重要分支,在医疗健康领域具有非常广阔的应用前景。值得说明的是,此部分技术更新速度非常快,标准发展迅速
|
(4)设备标准
|
主要包括黏结剂喷射设备、定向能量沉积设备、材料挤出设备、材料喷射设备、粉末床熔融设备、薄材叠层设备和立体光固化设备等标准。与增材制造工艺标准一一对应
|
(5)测试方法标准
|
主要包括原料特性、表面特性、几何特性、机械特性、生物相容性、化学特性等标准。一方面与国际增材制造标准体系相对应,另一方面参考了ISO 17296-3:2014增材制造主要特性和测试方法
|
(6)设计方法标准
|
主要包括文件格式、设计指南、数据接口等标准。参照ISO/TC 261 WG4工作组以及ASTRM F42.04分技术委员会涵盖的工作范围提出
|
(7)服务标准
|
主要包括技术培训与咨询、服务与外包、服务平台等标准。适用于专门提供增材制造服务领域,针对提供纯技术类的增材制造技术支持、委托设计和加工过程中买卖双方作出约定,保证买卖双方利益、“互联网+”背景下,为增材制造远程定制化服务等方面提供规范
|