近年來，增材制造在航空航天、醫療、模具等方面的應用需求呈現爆發性增長，在結構減重、性能優化、個性化定制等方面的優勢日益凸顯，但作為新興技術，其產品能否實現工程化應用、產業規模能否擴大主要取決于產品質量能否滿足用戶要求、能否提升產品應用領域的整體綜合效益（包括經濟、性能等諸多方面）。因此，需要體系化、全流程、規范化的標準來保證產品質量、提升應用領域的經濟效益，引領并規范行業的持續與健康發展。

標準的缺失一直是增材制造工程化應用與產業發展的主要問題，今天就給您帶來詳細解讀，將增材制造標準“一網打盡”

[注：本文主要以歐美發達國家標準化進展為主進行介紹]

2002年，第一份增材制造技術標準AMS 4999。2011年修訂為AMS 4999A，并且標準名稱更改為《Ti6Al4V鈦合金直接沉積制件-退火態》。

2015年7月，SAE成立了AMS-AM技術委員會，負責編制和維護與增材制造相關的航空航天材料和工藝規范標準以及相關的技術報告。2015年10月，針對關鍵航空航天應用的特殊認證要求，美國聯邦航空管理局（FAA）委托SAE制定增材制造技術標準，以持FAA制定AM材料認證指南。AMS-AM的主要目標包括:

針對原材料及成品材料的采購制定航空航天材料規范（AMS）；

針對航空航天產品制造過程制定推薦慣例、規范與標準；

與MMPDS、CMH-17、NADCAP、ASTM F42協調，推動標準在工業界的采用；

建立標準（技術文件）體系，確保過程受控及可追溯性，以獲得具有統計意義的材料性能數據。

 截至目前，SAE已經發布及正在制定標準共計30項，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委員會的標準化協會組織。

其主要目標是制定增材制造材料、產品、系統和服務等領域的特性和性能標準、試驗方法和程序標準，促進增材制造技術推廣與產業發展。

    目前，該委員會由來自20多個國家的超過400多個技術專家組成，其工作是與具有相互或相關利益的其他ASTM技術委員會及國家和國際組織協調進行的。2012年，ASTM F42發布了F2792-12a 增材制造術語標準，并于2015年與ISO合作對該標準進行了修訂，發布了第一份ISO/ASTM聯合標準，對增材制造技術推廣及產業發展中的術語與定義進行了規范。

ASTM F42共建立了6個專業技術委員會，包括F42.01測試方法、F42.04設計、F42.05材料與工藝、F42.06環境、健康與安全、F42.07應用領域（涉及航空、航天、醫療、重型機械、航海、電子、建筑、石油與天然氣、消費品）、F42.91術語，同時針對協會運行及與ISO/TC 261的合作成立的F42.90執行委員會及F42.95技術協調組。

ASTM F42還負責與ASTM內部技術委員會（包括ASTM B09金屬粉末及制品技術委員會、ASTM E07無損檢測技術委員會、ASTM F04醫療及骨科材料與設備技術委員會等）進行協調，共同制定增材制造標準，以形成完善的增材制造標準體系。

      截止目前，ASTM F42已經發布及正在制定標準共計50項；ASTM E07正在開展“航空航天用增材制造金屬件的無損檢測指南”以及“金屬增材制造航空航天零件成形期間的在線監測指南”兩項標準編制；ASTM F04正在開展“粉末床熔融制備醫療產品中增材制造殘余物去除的評估指南”。

國際標準化組織（ISO）于2011年創建ISO/TC 261增材制造標準化技術委員會，它的工作范圍是：在增材制造（AM）領域內進行標準化工作，涉及相關工藝、術語和定義、過程鏈（硬件和軟件）、試驗程序、質量參數、供應協議和所有的基礎共性技術。ISO/TC 261創建當年就與ASTM F42簽署合作協議，共同開展增材制造技術領域的標準化工作。2013年，ISO/TC 261與ASTM F42共同發布了一份“增材制造標準制定聯合計劃”，該計劃包含了AM標準的通用結構/層次結構，以實現由任何一方所發起的項目都能實現一致性。增材制造標準制定計劃被認為是一份動態更新的文件，將由ISO / TC 261和ASTM F42定期審查和更新。2016年，又對該結構進行了修訂。

依據于“增材制造標準制定聯合計劃”，ISO / TC 261和ASTM F42確定了潛在的聯合AM標準開發的高優先級候選清單如下：

資格鑒定和認證方法

設計指南

原材料特性的測試方法

AM零件機械性能的測試方法

材料回收（再利用）準則

輪循測試的標準協議

標準測試樣件

采購AM零件的要求

    確定項目后， ISO和ASTM又根據他們之間達成的協議，確定了ISO / TC 261和ASTM F42如何在實際意義上合作和協同工作的具體程序，包括：成立聯合工作組及聯合指導小組、如何召開聯合工作組會議、標準編制過程的要求、標準的審查與投票程序、標準的文本結構以及現有和后續標準項目如何完成等。這些方面大大提升了在全球范圍內制定增材制造標準的科學性、合理性及高效性，促進了全球增材制造標準體系的完善。

目前，ISO TC261和ASTM F42編制中的標準40余項，從增材制造的材料與工藝、測試方法、設計、安全防護等多方面開展標準化工作，進一步完善增材制造標準體系，對于增材制造標準化工作起到了重要的作用與意義。

美國NASA宇航局針對航空航天對于增材制造產品應用及質量穩定性的要求，由馬歇爾航空航天中心制定并發布了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品標準規定了增材制造過程控制的基本要求及研制與生產中的關鍵控制點（如圖所示）

通過MSFC-STD-3716，NASA實現了：

對基礎及零件生產過程控制進行定義，用于對L-PBF技術當前狀態相關的風險進行管理；

向認可工程組織（CEO）及當局提供產品一致性證明，評估每個L-PBF零件的風險及控制的合規性。

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

L-PBF冶金過程的定義與鑒定要求；

設備及設施的維護、校準及鑒定要求；

操作人員培訓要求。

NASA認為AM是獨特的材料產品形式，并要求在每臺AM設備上進行冶金過程鑒定，以保證AM生產產品的質量穩定性及可追溯性。

德國在增材制造技術及設備研究方面一直走在世界前列，德國航空航天標準化協會（DIN）與德國工程師協會（VDI）針對于增材制造技術的發展與應用制定了相應的標準。

— VDI目前已發布了及正在制定的標準達20項，涉及術語定義、材料鑒定、質量控制、設計準則、操作安全、材料數據表等多個方面。DIN是老牌的航空航天標準化協會，ISO TC 261的秘書處就落在DIN。

— DIN除了積極參與國際標準化組織、歐洲標準化組織的相關標準制定之外，還依據于德國本身技術及應用發展的需求，制定了激光粉末床熔融增材制造設備驗收、操作人員鑒定、粉末材料、零件檢測及成形技術規范等標準，正在開展成形制品機械性能、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準，目前已發布及正在制定的標準已有10余項。

ASME Y14.46-2017（trial）是美國機械工程師協會針對于增材制造技術特點發布的、關于增材制造產品定義的一份試用標準、該標準規范了增材制造技術特有的術語和特征定義，并推薦在產品定義數據集和相關文檔中進行統一規范。該標準主要規范了增材制造產品的幾何特征定義；晶格結構、梯度結構、復雜幾何結構等設計特征定義；零件位置與取向、鋪層厚度、掃查路徑、支撐結構、隨爐試樣等工藝特征定義；以及產品數據包的規范。該標準可用于表征增材制造零件的設計、制造和質量控制的相關詳細信息。

DNV?GL是挪威船級社(DNV)與德國勞氏船級社(GL)合并后的集團公司，是目前世界領先的船級社之一。針對于增材制造在海事上的使用，2017年，DNV?GL發布了增材制造材料及制件的鑒定與認證標準，為增材制造材料、產品與部件通過系統鑒定認證方法來進行批準與認證提供了一個基本的架構，以推動并規范增材制造在船舶研制與生產中的應用。2018年，DNV?GL又發布了增材制造制造商批準程序標準，規范了增材制造制造商的批準請求、文檔要求、批準范圍和限制、批準測試、質量控制和過程驗證等要求。

PRI自1990年作為非營利性貿易協會建立以來，已成為推動行業管理項目、管理特殊過程認證項目等的審核管理方面的全球性權威機構。Nadcad特殊過程認證項目是PRI在航空航天領域推進的重點審核工作之一。針對于金屬粉末床熔融增材制造技術在航空航天領域的發展與應用，PRI于2017年發布了激光與電子束金屬粉末床增材制造審核準則，通過由來自行業與政府的技術專家共同建的立認證要求對供應商進行審核、認證，為質量保證提供了標準化的方法，并減少了航空航天行業的重復審核.

UL是美國保險商試驗所（Underwriter Laboratories Inc.）的簡寫。UL安全試驗所是美國最有權威的，也是世界上從事安全試驗和鑒定的較大的民間機構，主要從事產品的安全認證和經營安全證明業務，以為市場得到具有相當安全水準的商品，保證人身健康和財產安全。針對于增材制造工程化應用的深入及消費品市場規模的擴大，UL于2015年發布了3D打印與增材制造設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備（包括3D打印機）相關的安全標準及相關法規的指南。2017年和2019年，UL分別發布了增材制造設施安全管理審核及3D打印機顆粒物及化學物質排放試驗與評估方法標準，為保證增材制造生產安全及用戶健康與安全提供指導。

早在2011年，美國國防部就依據美國防務分析研究所的研究成果，將增材制造技術作為美國軍方的重點關注技術，并依據當時增材制造的技術成熟度，由美國空軍研究實驗室牽頭發布了美國國防部增材制造技術路線圖（見圖）。該路線圖顯示，增材制造技術近期在美軍裝備上的應用是以裝備保障為中心，再制造相關零件及工裝，并進行裝備維修。

美國陸軍研發與工程司令部（RDECOM）針對于增材制造技術的發展與應用，開展了裝備應用的分析與研究，制定了增材制造應用的路線圖。路線圖中指出增材制造在裝備領域的應用有三大階段，即：快速加工與處理、替代/替換（代替傳統制造工藝）、創新設計（基于增材制造的設計），最終實現零件替代、工藝替代、產品替代。

    可以看出，增材制造在軍用領域的第一階段應用主要集中于裝備保障上，形成制造與維修能力。有鑒于此，美國國防部于2013年發布了“再制造、修復、涂層再涂覆用金屬直接沉積（DDM）技術規范”，并于2014年進行了首次修訂。該標準規范了材料工藝研發與驗證流程、零件修理工藝研發流程、零件修理工藝驗證流程三個規范性流程，為增材制造在裝備保障領域的應用奠定了基礎。

2015年4月，微軟、惠普、Shapeways、歐特克、達索系統、Netfabb和SLM Solutions等7家公司建立了3MF聯盟，并開始著手推廣一種可用于整個增材制造設計流程的、專用的統一文件格式，以便打通從設計到3D打印期間諸多的環節，避免在此過程中出現信息數據損失。與當下流行的3D打印文件格式STL和OBJ相比，3MF格式具有明顯的優勢，比如它能夠在一個文件里提供更多的信息、具有可擴展性、支持轉換和對象引用等。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聯盟，共同制定并發布標準。目前，3MF已發布了3D打印格式、材料及屬性、點陣晶格結構、切片、制品的擴展名等5份標準，用以規范增材制造專用的文件格式。

除此之外，國外NIST、IEEE、IPC、AMMI、ABNT等機構也針對增材制造的特點在計量、檢測、印刷電路板、消費類3D打印、醫療等領域開展了標準的研究與制定，在此就不一一贅述。