近年來(lái)，增材制造在航空航天、醫(yī)療、模具等方面的應(yīng)用需求呈現(xiàn)爆發(fā)性增長(zhǎng)，在結(jié)構(gòu)減重、性能優(yōu)化、個(gè)性化定制等方面的優(yōu)勢(shì)日益凸顯，但作為新興技術(shù)，其產(chǎn)品能否實(shí)現(xiàn)工程化應(yīng)用、產(chǎn)業(yè)規(guī)模能否擴(kuò)大主要取決于產(chǎn)品質(zhì)量能否滿足用戶要求、能否提升產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域的整體綜合效益（包括經(jīng)濟(jì)、性能等諸多方面）。因此，需要體系化、全流程、規(guī)范化的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)保證產(chǎn)品質(zhì)量、提升應(yīng)用領(lǐng)域的經(jīng)濟(jì)效益，引領(lǐng)并規(guī)范行業(yè)的持續(xù)與健康發(fā)展。

標(biāo)準(zhǔn)的缺失一直是增材制造工程化應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要問(wèn)題，今天就給您帶來(lái)詳細(xì)解讀，將增材制造標(biāo)準(zhǔn)“一網(wǎng)打盡”

[注：本文主要以歐美發(fā)達(dá)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展為主進(jìn)行介紹]

2002年，第一份增材制造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)AMS 4999。2011年修訂為AMS 4999A，并且標(biāo)準(zhǔn)名稱更改為《Ti6Al4V鈦合金直接沉積制件-退火態(tài)》。

2015年7月，SAE成立了AMS-AM技術(shù)委員會(huì)，負(fù)責(zé)編制和維護(hù)與增材制造相關(guān)的航空航天材料和工藝規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)的技術(shù)報(bào)告。2015年10月，針對(duì)關(guān)鍵航空航天應(yīng)用的特殊認(rèn)證要求，美國(guó)聯(lián)邦航空管理局（FAA）委托SAE制定增材制造技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以持FAA制定AM材料認(rèn)證指南。AMS-AM的主要目標(biāo)包括:

針對(duì)原材料及成品材料的采購(gòu)制定航空航天材料規(guī)范（AMS）；

針對(duì)航空航天產(chǎn)品制造過(guò)程制定推薦慣例、規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)；

與MMPDS、CMH-17、NADCAP、ASTM F42協(xié)調(diào)，推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)在工業(yè)界的采用；

建立標(biāo)準(zhǔn)（技術(shù)文件）體系，確保過(guò)程受控及可追溯性，以獲得具有統(tǒng)計(jì)意義的材料性能數(shù)據(jù)。

截至目前，SAE已經(jīng)發(fā)布及正在制定標(biāo)準(zhǔn)共計(jì)30項(xiàng)，涉及激光及電子束粉末床熔融、等離子弧熔絲、激光熔絲、激光直接沉積、材料熔融擠出工藝，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術(shù)委員會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)組織。

其主要目標(biāo)是制定增材制造材料、產(chǎn)品、系統(tǒng)和服務(wù)等領(lǐng)域的特性和性能標(biāo)準(zhǔn)、試驗(yàn)方法和程序標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)增材制造技術(shù)推廣與產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

    目前，該委員會(huì)由來(lái)自20多個(gè)國(guó)家的超過(guò)400多個(gè)技術(shù)專家組成，其工作是與具有相互或相關(guān)利益的其他ASTM技術(shù)委員會(huì)及國(guó)家和國(guó)際組織協(xié)調(diào)進(jìn)行的。2012年，ASTM F42發(fā)布了F2792-12a 增材制造術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)，并于2015年與ISO合作對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂，發(fā)布了第一份ISO/ASTM聯(lián)合標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)增材制造技術(shù)推廣及產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的術(shù)語(yǔ)與定義進(jìn)行了規(guī)范。

 ASTM F42共建立了6個(gè)專業(yè)技術(shù)委員會(huì)，包括F42.01測(cè)試方法、F42.04設(shè)計(jì)、F42.05材料與工藝、F42.06環(huán)境、健康與安全、F42.07應(yīng)用領(lǐng)域（涉及航空、航天、醫(yī)療、重型機(jī)械、航海、電子、建筑、石油與天然氣、消費(fèi)品）、F42.91術(shù)語(yǔ)，同時(shí)針對(duì)協(xié)會(huì)運(yùn)行及與ISO/TC 261的合作成立的F42.90執(zhí)行委員會(huì)及F42.95技術(shù)協(xié)調(diào)組。

ASTM F42還負(fù)責(zé)與ASTM內(nèi)部技術(shù)委員會(huì)（包括ASTM B09金屬粉末及制品技術(shù)委員會(huì)、ASTM E07無(wú)損檢測(cè)技術(shù)委員會(huì)、ASTM F04醫(yī)療及骨科材料與設(shè)備技術(shù)委員會(huì)等）進(jìn)行協(xié)調(diào)，共同制定增材制造標(biāo)準(zhǔn)，以形成完善的增材制造標(biāo)準(zhǔn)體系。

      截止目前，ASTM F42已經(jīng)發(fā)布及正在制定標(biāo)準(zhǔn)共計(jì)50項(xiàng)；ASTM E07正在開展“航空航天用增材制造金屬件的無(wú)損檢測(cè)指南”以及“金屬增材制造航空航天零件成形期間的在線監(jiān)測(cè)指南”兩項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)編制；ASTM F04正在開展“粉末床熔融制備醫(yī)療產(chǎn)品中增材制造殘余物去除的評(píng)估指南”。

國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）于2011年創(chuàng)建ISO/TC 261增材制造標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)，它的工作范圍是：在增材制造（AM）領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化工作，涉及相關(guān)工藝、術(shù)語(yǔ)和定義、過(guò)程鏈（硬件和軟件）、試驗(yàn)程序、質(zhì)量參數(shù)、供應(yīng)協(xié)議和所有的基礎(chǔ)共性技術(shù)。ISO/TC 261創(chuàng)建當(dāng)年就與ASTM F42簽署合作協(xié)議，共同開展增材制造技術(shù)領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化工作。2013年，ISO/TC 261與ASTM F42共同發(fā)布了一份“增材制造標(biāo)準(zhǔn)制定聯(lián)合計(jì)劃”，該計(jì)劃包含了AM標(biāo)準(zhǔn)的通用結(jié)構(gòu)/層次結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)由任何一方所發(fā)起的項(xiàng)目都能實(shí)現(xiàn)一致性。增材制造標(biāo)準(zhǔn)制定計(jì)劃被認(rèn)為是一份動(dòng)態(tài)更新的文件，將由ISO / TC 261和ASTM F42定期審查和更新。2016年，又對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行了修訂。

依據(jù)于“增材制造標(biāo)準(zhǔn)制定聯(lián)合計(jì)劃”，ISO / TC 261和ASTM F42確定了潛在的聯(lián)合AM標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的高優(yōu)先級(jí)候選清單如下：

資格鑒定和認(rèn)證方法

設(shè)計(jì)指南

原材料特性的測(cè)試方法

AM零件機(jī)械性能的測(cè)試方法

材料回收（再利用）準(zhǔn)則

輪循測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議

標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試樣件

采購(gòu)AM零件的要求

    確定項(xiàng)目后， ISO和ASTM又根據(jù)他們之間達(dá)成的協(xié)議，確定了ISO / TC 261和ASTM F42如何在實(shí)際意義上合作和協(xié)同工作的具體程序，包括：成立聯(lián)合工作組及聯(lián)合指導(dǎo)小組、如何召開聯(lián)合工作組會(huì)議、標(biāo)準(zhǔn)編制過(guò)程的要求、標(biāo)準(zhǔn)的審查與投票程序、標(biāo)準(zhǔn)的文本結(jié)構(gòu)以及現(xiàn)有和后續(xù)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目如何完成等。這些方面大大提升了在全球范圍內(nèi)制定增材制造標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)性、合理性及高效性，促進(jìn)了全球增材制造標(biāo)準(zhǔn)體系的完善。

目前，ISO TC261和ASTM F42編制中的標(biāo)準(zhǔn)40余項(xiàng)，從增材制造的材料與工藝、測(cè)試方法、設(shè)計(jì)、安全防護(hù)等多方面開展標(biāo)準(zhǔn)化工作，進(jìn)一步完善增材制造標(biāo)準(zhǔn)體系，對(duì)于增材制造標(biāo)準(zhǔn)化工作起到了重要的作用與意義。

美國(guó)NASA宇航局針對(duì)航空航天對(duì)于增材制造產(chǎn)品應(yīng)用及質(zhì)量穩(wěn)定性的要求，由馬歇爾航空航天中心制定并發(fā)布了MSFC-STD-3716與MSFC-SPEC-3717。

MSFC-SPEC-3716是金屬激光粉床熔融增材制造航空航天產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了增材制造過(guò)程控制的基本要求及研制與生產(chǎn)中的關(guān)鍵控制點(diǎn)（如圖所示）

通過(guò)MSFC-STD-3716，NASA實(shí)現(xiàn)了：

對(duì)基礎(chǔ)及零件生產(chǎn)過(guò)程控制進(jìn)行定義，用于對(duì)L-PBF技術(shù)當(dāng)前狀態(tài)相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行管理；

向認(rèn)可工程組織（CEO）及當(dāng)局提供產(chǎn)品一致性證明，評(píng)估每個(gè)L-PBF零件的風(fēng)險(xiǎn)及控制的合規(guī)性。

MSFC-SPEC-3717金屬激光粉床熔融增材制造冶金過(guò)程控制與鑒定規(guī)范則用于定義L-PBF中的基礎(chǔ)過(guò)程控制方面的程序要求，包括：

L-PBF冶金過(guò)程的定義與鑒定要求；

設(shè)備及設(shè)施的維護(hù)、校準(zhǔn)及鑒定要求；

操作人員培訓(xùn)要求。

NASA認(rèn)為AM是獨(dú)特的材料產(chǎn)品形式，并要求在每臺(tái)AM設(shè)備上進(jìn)行冶金過(guò)程鑒定，以保證AM生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性及可追溯性。

德國(guó)在增材制造技術(shù)及設(shè)備研究方面一直走在世界前列，德國(guó)航空航天標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（DIN）與德國(guó)工程師協(xié)會(huì)（VDI）針對(duì)于增材制造技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)。

— VDI目前已發(fā)布了及正在制定的標(biāo)準(zhǔn)達(dá)20項(xiàng)，涉及術(shù)語(yǔ)定義、材料鑒定、質(zhì)量控制、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、操作安全、材料數(shù)據(jù)表等多個(gè)方面。DIN是老牌的航空航天標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)，ISO TC 261的秘書處就落在DIN。

— DIN除了積極參與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織、歐洲標(biāo)準(zhǔn)化組織的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定之外，還依據(jù)于德國(guó)本身技術(shù)及應(yīng)用發(fā)展的需求，制定了激光粉末床熔融增材制造設(shè)備驗(yàn)收、操作人員鑒定、粉末材料、零件檢測(cè)及成形技術(shù)規(guī)范等標(biāo)準(zhǔn)，正在開展成形制品機(jī)械性能、非燃燒壓力容器、電弧定向能量沉積、金屬材料使用指南等標(biāo)準(zhǔn)，目前已發(fā)布及正在制定的標(biāo)準(zhǔn)已有10余項(xiàng)。

ASME Y14.46-2017（trial）是美國(guó)機(jī)械工程師協(xié)會(huì)針對(duì)于增材制造技術(shù)特點(diǎn)發(fā)布的、關(guān)于增材制造產(chǎn)品定義的一份試用標(biāo)準(zhǔn)、該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范了增材制造技術(shù)特有的術(shù)語(yǔ)和特征定義，并推薦在產(chǎn)品定義數(shù)據(jù)集和相關(guān)文檔中進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)范。該標(biāo)準(zhǔn)主要規(guī)范了增材制造產(chǎn)品的幾何特征定義；晶格結(jié)構(gòu)、梯度結(jié)構(gòu)、復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì)特征定義；零件位置與取向、鋪層厚度、掃查路徑、支撐結(jié)構(gòu)、隨爐試樣等工藝特征定義；以及產(chǎn)品數(shù)據(jù)包的規(guī)范。該標(biāo)準(zhǔn)可用于表征增材制造零件的設(shè)計(jì)、制造和質(zhì)量控制的相關(guān)詳細(xì)信息。

DNV?GL是挪威船級(jí)社(DNV)與德國(guó)勞氏船級(jí)社(GL)合并后的集團(tuán)公司，是目前世界領(lǐng)先的船級(jí)社之一。針對(duì)于增材制造在海事上的使用，2017年，DNV?GL發(fā)布了增材制造材料及制件的鑒定與認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，為增材制造材料、產(chǎn)品與部件通過(guò)系統(tǒng)鑒定認(rèn)證方法來(lái)進(jìn)行批準(zhǔn)與認(rèn)證提供了一個(gè)基本的架構(gòu)，以推動(dòng)并規(guī)范增材制造在船舶研制與生產(chǎn)中的應(yīng)用。2018年，DNV?GL又發(fā)布了增材制造制造商批準(zhǔn)程序標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范了增材制造制造商的批準(zhǔn)請(qǐng)求、文檔要求、批準(zhǔn)范圍和限制、批準(zhǔn)測(cè)試、質(zhì)量控制和過(guò)程驗(yàn)證等要求。

PRI自1990年作為非營(yíng)利性貿(mào)易協(xié)會(huì)建立以來(lái)，已成為推動(dòng)行業(yè)管理項(xiàng)目、管理特殊過(guò)程認(rèn)證項(xiàng)目等的審核管理方面的全球性權(quán)威機(jī)構(gòu)。Nadcad特殊過(guò)程認(rèn)證項(xiàng)目是PRI在航空航天領(lǐng)域推進(jìn)的重點(diǎn)審核工作之一。針對(duì)于金屬粉末床熔融增材制造技術(shù)在航空航天領(lǐng)域的發(fā)展與應(yīng)用，PRI于2017年發(fā)布了激光與電子束金屬粉末床增材制造審核準(zhǔn)則，通過(guò)由來(lái)自行業(yè)與政府的技術(shù)專家共同建的立認(rèn)證要求對(duì)供應(yīng)商進(jìn)行審核、認(rèn)證，為質(zhì)量保證提供了標(biāo)準(zhǔn)化的方法，并減少了航空航天行業(yè)的重復(fù)審核.

UL是美國(guó)保險(xiǎn)商試驗(yàn)所（Underwriter Laboratories Inc.）的簡(jiǎn)寫。UL安全試驗(yàn)所是美國(guó)最有權(quán)威的，也是世界上從事安全試驗(yàn)和鑒定的較大的民間機(jī)構(gòu)，主要從事產(chǎn)品的安全認(rèn)證和經(jīng)營(yíng)安全證明業(yè)務(wù)，以為市場(chǎng)得到具有相當(dāng)安全水準(zhǔn)的商品，保證人身健康和財(cái)產(chǎn)安全。針對(duì)于增材制造工程化應(yīng)用的深入及消費(fèi)品市場(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，UL于2015年發(fā)布了3D打印與增材制造設(shè)備符合性審核指南文件，該文件是一份有助于制造商確定與增材制造設(shè)備（包括3D打印機(jī)）相關(guān)的安全標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)法規(guī)的指南。2017年和2019年，UL分別發(fā)布了增材制造設(shè)施安全管理審核及3D打印機(jī)顆粒物及化學(xué)物質(zhì)排放試驗(yàn)與評(píng)估方法標(biāo)準(zhǔn)，為保證增材制造生產(chǎn)安全及用戶健康與安全提供指導(dǎo)。

早在2011年，美國(guó)國(guó)防部就依據(jù)美國(guó)防務(wù)分析研究所的研究成果，將增材制造技術(shù)作為美國(guó)軍方的重點(diǎn)關(guān)注技術(shù)，并依據(jù)當(dāng)時(shí)增材制造的技術(shù)成熟度，由美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室牽頭發(fā)布了美國(guó)國(guó)防部增材制造技術(shù)路線圖（見圖）。該路線圖顯示，增材制造技術(shù)近期在美軍裝備上的應(yīng)用是以裝備保障為中心，再制造相關(guān)零件及工裝，并進(jìn)行裝備維修。

美國(guó)陸軍研發(fā)與工程司令部（RDECOM）針對(duì)于增材制造技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，開展了裝備應(yīng)用的分析與研究，制定了增材制造應(yīng)用的路線圖。路線圖中指出增材制造在裝備領(lǐng)域的應(yīng)用有三大階段，即：快速加工與處理、替代/替換（代替?zhèn)鹘y(tǒng)制造工藝）、創(chuàng)新設(shè)計(jì)（基于增材制造的設(shè)計(jì)），最終實(shí)現(xiàn)零件替代、工藝替代、產(chǎn)品替代。

    可以看出，增材制造在軍用領(lǐng)域的第一階段應(yīng)用主要集中于裝備保障上，形成制造與維修能力。有鑒于此，美國(guó)國(guó)防部于2013年發(fā)布了“再制造、修復(fù)、涂層再涂覆用金屬直接沉積（DDM）技術(shù)規(guī)范”，并于2014年進(jìn)行了首次修訂。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范了材料工藝研發(fā)與驗(yàn)證流程、零件修理工藝研發(fā)流程、零件修理工藝驗(yàn)證流程三個(gè)規(guī)范性流程，為增材制造在裝備保障領(lǐng)域的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

2015年4月，微軟、惠普、Shapeways、歐特克、達(dá)索系統(tǒng)、Netfabb和SLM Solutions等7家公司建立了3MF聯(lián)盟，并開始著手推廣一種可用于整個(gè)增材制造設(shè)計(jì)流程的、專用的統(tǒng)一文件格式，以便打通從設(shè)計(jì)到3D打印期間諸多的環(huán)節(jié)，避免在此過(guò)程中出現(xiàn)信息數(shù)據(jù)損失。與當(dāng)下流行的3D打印文件格式STL和OBJ相比，3MF格式具有明顯的優(yōu)勢(shì)，比如它能夠在一個(gè)文件里提供更多的信息、具有可擴(kuò)展性、支持轉(zhuǎn)換和對(duì)象引用等。2015年7月1日，3D Systems公司、Stratasys公司、Materialise公司和西門子PLM軟件公司也加入了3MF聯(lián)盟，共同制定并發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)。目前，3MF已發(fā)布了3D打印格式、材料及屬性、點(diǎn)陣晶格結(jié)構(gòu)、切片、制品的擴(kuò)展名等5份標(biāo)準(zhǔn)，用以規(guī)范增材制造專用的文件格式。

除此之外，國(guó)外NIST、IEEE、IPC、AMMI、ABNT等機(jī)構(gòu)也針對(duì)增材制造的特點(diǎn)在計(jì)量、檢測(cè)、印刷電路板、消費(fèi)類3D打印、醫(yī)療等領(lǐng)域開展了標(biāo)準(zhǔn)的研究與制定，在此就不一一贅述。