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增材制造标准化:助力高技术创新的良好实践

发布时间:2021-08-23 16:39      信息来源:国家标准化管理委员会

 “以高标准助力高技术创新,促进高水平开放,引领高质量发展。”

 

——习近平 

增材制造(又称3D打印),是以三维模型数据为基础,通过材料堆积的方式制造零件或实物的一种工艺。其作为典型的战略性新兴产业领域,近年来发展迅速,已成为世界各国关注的焦点。 

对于新兴领域来讲,传统的“科研—标准—产业”的发展模式已经不能满足需求,需要加快标准先期布局,实现科研与标准协同甚至同步,才能更好地推动和支撑产业健康高质量发展。 

高度统一的全球增材制造标准化工作格局正在形成 

美国于2009年成立全球第一个增材制造标准组织ASTM F42、ISO于2011年组建ISO/TC 261,双方通过PSDO模式共同推进国际标准化工作,已累计发布ISO/ASTM双编号标准16项,另有35项正在制定过程中。2015年,欧洲标准组织CEN/TC 438也加入其中,形成了“ISO标准(国际)=ASTM标准(美国)=CEN标准(欧洲)”高度统一的标准化工作新格局,提出了全球共用一套增材制造标准体系、共同制定和实施同一套增材制造技术标准的发展思路。 

我国增材制造标准化工作关键节点 

Ø 2014年,我国成为国际标准化组织ISO/TC 261的P成员国; 

Ø 2016年,全国增材制造标准化技术委员会(SAC/TC 562)成立; 

Ø 2018年,我国主导制定的第一项国际标准正式立项; 

Ø 2019年,全国增材制造标准化技术委员会测试方法分技术委员会(SAC/TC 562/SC 1)成立; 

Ø 2020年,《增材制造标准领航行动计划(2020-2022年)》发布实施; 

Ø 2020年,我国增材制造相关领域多个国家级TC形成协同发展局面。 

标准化工作稳步推进,标准“引领”效应逐步显现 

一是标准化组织结构不断优化。以全国增材制造标准化技术委员会为例,目前已成立测试方法分技术委员会(SAC/TC 562/SC 1)、专用材料工作组(SAC/TC 562/WG 1)、数据和设计工作组(SAC/TC 562/WG 2)、培训和服务工作组(SAC/TC 562/WG 3)4个下设组织,委员人数从成立之初的61名扩充至83名,通过各下设组织参与增材制造标准化工作的专家174名,利益相关方覆盖了增材制造工艺、设备、原材料、服务、检测和认证等各个领域,政府部门、协会、高校以外的委员人数占比超过70%,企业在标准化工作中的主体地位越来越突出、参与标准化工作的积极性逐年提高。 

二是新型标准体系逐步建立和完善。2016年至今,累计新制定增材制造标准100项。在这些标准中,政府主导制定标准(国家和行业标准)59项(已发布标准22项、在研标准37项),其中22项由增材制造与有色金属、特种加工机床、生铁及铁合金等全国专业标准化技术委员会联合归口管理和组织制定,最大程度吸收材料、装备等专家参与研制,有效满足了增材制造交叉融合发展需求、保证标准质量;团体标准41项(全国团体标准信息平台公布),共涉及中国机械制造工艺协会、中国生物医学工程学会、广东省增材制造协会等10个国家、区域社会团体,标准内容涵盖材料、工艺、服务、成形件、检测方法等各个方面,《基于金属粉末床熔融技术增材制造植入医疗器械残留不溶颗粒物评价方法》《粉末床激光熔融18Ni300模具钢嫁接增材制造工艺及要求》等一批先导性技术通过团体标准予以规范和推广。增材制造领域国家/行业标准定位为保基本、团体标准突出引领行业,政府主导制定标准和市场自主制定标准协同推进的新型标准体系基本形成。 

三是我国在国际标准化工作中的参与度、显示度越来越突出。一方面,中国专家累计参与ISO/TC 261国际会议10余次、超过50人次,累计完成国际标准投票任务127次,有效保证了国际标准跟踪研究的及时性,充分反馈了我国对国际标准的意见建议,我国在国际标准化工作中的参与度、显示度越来越突出。另一方面,我国主导提出的国际标准ISO/IEC 23510《信息技术 3D打印和扫描 增材制造服务平台框架(AMSP)》于2018年正式立项,因DIS阶段无技术性意见,已于今年5月讨论通过,跳过FDIS直接进入出版阶段,计划于今年8月发布,中国在增材制造国际标准方面实现了零的突破。另外,还推动我国自主提出的增材制造成形精度检测方法纳入ISO/ASTM 52902,成为国际标准的重要组成部分,促进了该国际标准的优化完善。 

四是增材制造标准与科研、产业结合越来越紧密。在标准化与科研结合方面,市场监管总局、工业和信息化部、科技部等有关部门先后支持设立“增材制造产业国家质量基础设施关键技术体系研究及示范应用”“增材制造产品设计与制造工艺及信息交互标准试验验证平台建设”等一批科技计划项目,近30项增材制造标准得到国家科研财政经费的直接支持,增材制造拓扑结构优化、缺陷探测和评价技术、工艺参数耦合关系等方面大量前沿增材制造科技成果及时转化为技术标准,全球领先的沉积-铣削复合增材制造工艺正在规范为标准。在标准化与产业结合方面,《增材制造 术语》国家标准首次规范了全球同行的7大主流工艺技术,有效避免了企业使用FDM、SLM等传统术语导致的侵权风险;《增材制造 主要特性和测试方法 零件和粉末原材料》为某航天器用主体集成结构力学性能、尺寸精度、组织结构测试和评价提供依据,推动模型设计和成形工艺不断迭代优化,在不降低性能的前提下,减重15%、生产周期缩短70%、材料利用率达到90%以上;《增材制造 桌面级材料挤出成形设备》《增材制造 材料挤出成形用塑料线材》等团体标准,在制定之初就邀请部分高校等涉及设备、材料采购的“甲方”作为“监督者”,全程出席各次标准讨论会、对标准的条款要求提出意见建议,保证了标准的先进性、满足“甲方”实际需求,多家企业开展了基于团体标准的检测和认证工作。 

供稿:全国增材制造标准化技术委员会(SAC/TC 562)