引言

增材造作技术，又称为3D打印，是一种新兴的现代造作技术。与传统的车削、铣削等减材造作以及铸造、铸造为主的等材造作分歧，增材造作是基于液体、粉末、支架或薄膜逐层增量来构建三维结构。凭据《Wohlers Report 2022》［1］汇报，2021 年全球 AM 产品和服务总体增长了 19.5%，达到 152.44亿美元，由此可见，增材造作技术凭借其怪异的优势已在多个领域获得了宽泛利用。同时，为了规范和领导增材造作技术在各行业的发展，国内表各个组织和机构都发展了尺度化工作，旨在规范增材造作行业秩序，推进产业链各层级获得共同效益，为行业中现存或潜在的问题确立共同使用和沉复使用的条款，并推进业务、互换以及技术合作。然而相迸宗当前全球技术创新和产业发展的急剧趋向，我国增材造作领域仍存在尺度缺失、国际尺度跟踪和转化滞后、市场主体对国内表尺度化工作参加度低等问题［2］，因而，火急必要系统性地钻研和全面推动增材造作尺度化工作，充分阐扬尺度在增材造作产业发展中的规范和引领作用。

本钻研的主张在于分析国内表增材造作尺度建设的近况，对比分歧尺度系统的特点和差距，以及探求尺度化工作在推进技术发展和利用中的作用。通过深刻钻研 ISO、ASTM、SAE 等国际尺度和国内尺度的结构、内容及其利用情况，本文旨在为增材造作技术的尺度化工作提供参考和建议，以期推动国内表尺度化工作的互换与合作，推进增材造作技术的健康发展。

1、 国表增材造作尺度系统

2002年，第一份增材造作尺度《AMS 4999退火Ti-6Al-4V钛合金激光沉积产品》［3］由SAE（国际自动化工程师学会）造订，如今越来越多的国际组织如ISO、ASTM等也发展了尺度的造订，而分歧的组织关注的沉点也不尽一样。为规范尺度的术语和定名步骤、削减沉复性工作、推进全球市场的推动，ISO/TC 261 与 ASTM F42 于 2011 年签署合作和谈共同发展增材造作技术尺度化的工作，并于2016年颁布了《全球增材造作尺度的框架》［4］，如图1所示。

由图 1 可知，该框架将增材造作尺度分为三个大类：通用尺度（概想、通用要求、指南、安全等）、分类尺度（资料、工艺）、专用尺度（特定的资料、特定的工艺或行业利用）。本文将凭据该尺度框架，对国表的增材造作尺度进行分类和对比。

1.1 ISO增材造作有关尺度

为推进增材造作尺度在全球领域内的利用，国际尺度化组织（ISO）在 2011 年成立了 ISO/TC 261增材造作尺度化技术委员会，并于昔时与 ASTMF42 签署合作和谈，共同发展增材造作技术领域的尺度化工作。截至目前，由ISO/TC 261秘书处直接掌管的尺度共60项，其中现行尺度30项，造订中尺度30项［5］，部门尺度如表1所示。

除ISO/TC 261表，ISO/TC184（自动化系统和集成）、ISO/T156（金属和合金侵蚀）、ISO/IEC JTC 1（信息技术）和ISO/TC150（表科植入物）也造订8项与增材造作有关的尺度，集中在规范增材信息系统架构和在侵蚀以及医疗领域的要求，部门尺度如表2所示。

通过对ISO现行尺度按增材造作尺度框架提出的三大尺度类别进行分类，能够发现，现有尺度以通用尺度为主（16项），重要集中在术语划定和测试步骤等，其次为增材分类尺度（14 项），重要为对激光粉末床熔融技术和资料挤出等增材造作设备、技术及其打印资料的划定，而增材专业领域尺度数量至少（3项），尺度类别占好比图2所示。

对ISO造订中尺度进行分类，如图3所示，能够发现增材分类尺度逐步增多（20项），增长的大多为对增材造作制品零件的机能测试、无损检测等，批注增材造作的尺度要求在不休细化。随后是通用尺度（10 项），多为金属增材造作的检测和鉴定准则。专用尺度至少（4 项），其重要为增材在分歧业业领域使用的要求。

通过以上分析可知，ISO 造订的尺度重要为通用尺度和分类尺度，其合用领域广，可用性强，其造订的主张重要为推进增材造作技术在全球领域的规范使用，提高该技术在造作商、企业家、消费者之间的可用性和接受度。

1.2 ASTM增材造作有关尺度

美国资料与试验协会（ASTM）是美国最大的非盈利性的尺度学术集体，其增材造作技术由 ASTMF42 委员会归口和治理。F42 委员会成立于 2009年，是全球第一个增材造作尺度组织。F42 由 21 个分会组成，重要针对增材造作试验步骤、资料工艺，以及在分歧业业的利用进行规范［6］。截至目前，F42委员会共有26项现行尺度（除去与ISO/TC 261结合造订的尺度），其部门如表3所示。

按增材造作尺度框架对 ASTM 现行的尺度进行分类，了局如图 4 所示。ASTM 造订的现行尺度大多为专用尺度（14项），集中于各类型金属粉末在使用粉末床熔融技术进行增材造作时的规范，随后为通用尺度（7项）重要为数据体式尺度和通用类指南，最后是分类尺度（5项），规范了PBF和聚合物资料挤出工艺的执行。由于 ASTM 与 ISO/TC 261 结合造订的尺度大多为通用和分类尺度，而ASTM单独造订的尺度目前以专用的尺度为主。

1.3 SAE增材造作有关尺度

国际自动机工程师学会（SAE）增材造作有关尺度由SAE AMS AM技术委员会治理，其属于SAE航空 航 天 材 料 系 统 组（Aerospace Materials Systems Group），掌管造订和守护增材造作有关的航空航天资料和工艺规范以及技术汇报，蕴含打印前后的资料、增材造作工艺、系统要求、预处置、后处置、无损检测和质量管控［7］。由SAE颁布的增材造作尺度总共84项，其部门尺度如表4所示。

对SAE现行和造订中的尺度进行分类，了局如图5、图6所示。由图5可知，SAE现行尺度共38项，其中大部门为专用尺度（30项），重要为对航空航天领域所使用的镍合金、钛合金、铝合金、硬化钢合金等增材造作粉末的划定，以及对激光粉末床熔融、激光定向能量沉积等工艺的规范。其次为分类尺度（7项），而通用尺度（1项）至少。

由图6可知SAE造订中尺度共46项，专用尺度（39项）仍旧数量最多，重要针对航空航天领域使用的资料和增材工艺的规范，以及对应力缓解、热等静压、退火、淬火等后处置步骤进行划定。其后是通用尺度（4 项），重要为术语、要求和指南，而分类尺度占比至少（3项）。

由上分析可得，在SAE尺度中大无数为金属资料有关尺度，且集中于对金属增材造作粉末的要求。专业领域方面，由于该委员会属于航空航天资料系统组，因而其专用尺度利用对象多为航空航天领域。

1.4 其他国表尺度化组织

除了ISO，SAE等大型国际组织表，分歧地域的专业组织机构都对增材造作进行了尺度造订的工作，例如德国尺度化协会（DIN）、德国工程师协会（VDI）、挪威船级社（DNV）、美国机械工程师协会（ASME）、英 国 标 准 协 会（BSI）、美 国 石 油 协 会（API）、美国通用汽车尺度（GMW）等，其针对增材造作在航空、石油、汽车等分歧业业领域的使用，提出了要求规范。部门尺度如表 5所示。

2 、国内增材造作尺度系统

为了应对增材造作技术急剧发展的趋向，国度尺度化治理委员会（SAC）于2016年4月正式成立全国增材造作尺度化技术委员会 SAC/TC562，对口ISO/TC261，掌管发展国内及国际增材造作技术尺度化工作，其结合《增材造作产业发展行动打算（2017～2020 年）》蹬仔关政策要求，推出了国内增材造作尺度系统框架［8］，如图7所示。

2.1 增材造作国度尺度

增材造作有关国度尺度重要由全国增材造作尺度化技术委员会（SAC/TC562）、全国有色金属尺度化技术委员会（SAC/TC243）和全国特种加工机床尺度化技术委员会（SAC/TC161）等 10 余个标委会所归口。全国增材造作尺度化技术委员会 SAC/TC562重要掌管增材造作术语和界说、工艺步骤、测试步骤、质量评价、软件系统及有关技术服务的尺度造订和守护［9］。金属资料尺度由TC562与TC243有色金属标委会、TC183钢标委会、TC318生铁及铁合金标委会等结合归口由于增材造作加工设备属于特种加工机床，因而其少部门尺度由SAC/TC161归口，其重要针对增材造作机床名称、机床参数、机床零部件等术语进行界说。

增材造作现行国度尺度（蕴含即将执行）共 47项，打算中尺度 27 项［10］，其部门尺度如表 6 所示。

依照国内的增材造作尺度框架对现行的国度尺度进行分类，了局如图8所示Ｄ芄环⑾，现行的尺度以关键技术为主（24项），其大多为对增材造作粉末和丝材等原资料造订尺度和以及对分歧类型的加工设备和工艺进行规范。其次为共性基础尺度（6项），重要为术语规范、设计要求、质量规范等，而服务培训（3项）重要集中于对云服务平台的划定。同时，现行尺度中没有出现行业利用类型的尺度。

对造订中的国度尺度进行分类，了局如图 9 所示Ｄ芄环⑾忠廊灰怨丶际跷鳎22项），集中于对增材造作粉末和丝材进行规范，其次为共性基础尺度（5 项），重要为工艺数据库和三维模型体式要求等，与现行尺度分歧的是，造订中的尺度有3项是行业使用尺度，别离为航空航天领域（2 项）和医疗器械领域（1 项）。与现行尺度一样的是，造订中的服务培训尺度（1项）也是针对云平台服务的规范。

2.2 增材造作行业尺度、处所尺度与集体尺度

2.2.1 行业尺度

在行标方面，现行的行业尺度共 16 项，重要为增材造作技术在医药、航空、机械、有色金属、民政、建材领域使用时的规范和建议，图10为分歧业业增材造作尺度数量的占比［11］Ｄ芄环⑾，行业尺度数量最多的是医药和航空航天领域。在医药行业领域，增材造作制品通常必要植入人体或在必要持久佩带在人体表表，因而用于与医药行业的增材造作构件，必要保障对人体无毒性、无致敏性、无刺激性、无遗传毒性、无致癌性等，因而行业对使用的原资料和对打印后粉末洗濯方面提出有关的尺度要求。在航空航天领域，重要针对激光直接沉积技术进行规范，蕴含粉末、基材、工艺、造件和热处置，为增材造作的航空航天设备的靠得住性提供保障。

2.2.2 处所尺度

现行的处所尺度总共 9 个，来自于安徽、江苏、陕西、福建 4 个省份，其中江苏省造订了 5 项尺度［12］，其重要草拟单元大多为三门峡市产品质量监督检验院（国度增材造作产品质量监督检验中心），因而造订的尺度与金属增材造作样件的检测和测试有关。而陕西省颁布的 2 项尺度，都来自于陕西省医疗器械质量检验院，因而都与增材造作在医疗领域的使用有关，各省份增材造作处所尺度数量占好比图11所示。

2.2.3 集体尺度

增材造作有关的集体尺度共有 104 项，从申报的集体分析，团标别离来自于全国各地总共20个集体，分歧集体颁布的尺度数量如表 7 所示［13］。分析可知团标重要的集体为中国医疗器械行业协会、广东省增材造作协会、中国机械造作工艺协会和中国机械工程学会，其团标数量占总数的77%。

从尺度类别分析，团标重要为行业利用尺度（52 项）和关键技术尺度（44 项），共性基础尺度（3项）和服务培训尺度（5项）则相对较少，团标各类别占好比图12所示。

其中，行业利用尺度重要来自于以中国医疗器械行业协会为主的各类型医学协会，其针对假牙、脊柱假体等医学植入物的设计输入、资料选用、工艺节造、成效评价等进行了规范，同时也对各类型矫形器进行技术要求和检测规定的造订及规范。

而关键技术尺度重要来自于广东省增材造作协会和中国机械造作工艺协会，重要针对抗体光固化、粉末床熔融等分歧类型的增材造作步骤进行规范以及对增材造作金属零件的检验检测步骤造订要求。

3 、国内表尺度情况对比

3.1 国内表尺度建设对比

在尺度框架方面，国表增材造作尺度框架重要分为通用尺度、分类尺度和专用尺度这三大类，其尺度框架涉及到增材造作的全流程，并且以市场化和产品现实利用为方向，注沉价值链各节点内部及相互之间的价值实现，并且强调产品设计、出产、验收等全流程关环节造。［14］而与国表框架对比，能够发现由全国增材造作尺度化技术委员会（SAC/

TC562）造订的国内尺度框架并没佑装分类尺度」剽一类别，而是将资料及工艺和专用资料及工艺统一综合到“关键技术尺度”类。同时，国内尺度系统将“服务和培训尺度”以及“行业利用尺度”单独列出为两类，注明国内尺度造订已覆盖细化行业利用步骤及服务培训规范，致力于协调行业各类型产业在衔接时的尺度化需要，预防在利用时出现不匹配的问题。

质量认证方面，ASTM 国际组织已经起头了一项针对造作商的增材造作质量认证（AMQ）打算，其认 证 的 方 法 基 于 标 准 ISO/ASTM 52901-2017 和ISO/ASTM 52904-2019。到目前为止已经有四家驰名国表公司获得首批认证，该打算涉及质量治理系统、金属粉末床熔融（PBF）的过程节造和操作节造，旨在保障增材造作商出产质量不变的零件。此前，ASTM 还提供增材造作人员认证和设施安全认证，确保操作人员有能力进行有关工作以及 AM 设施拥有安全合规的造作能力。今年 3 月，NASA 颁发成立增材造作鉴定与认证钻研所（IMQCAM），其能够提供对先进增材造作技术造作的金属零件的急剧认证服务。不仅如此，DNV（挪威船级社）也颁布了有关认证尺度 DNV-SE-0568，给拥有合规造作流程、设备和人员的造作商提供相应证书，为客户采办的产品质量提供保障。反观国内方面，能够提供增材造作资质认可的较少，而现有较多的认证服务集中于对产品质量和粉末原资料的认证，如国度增材造作产品质量检验检测中心（CAMT），其依附母体三门峡市检验检测认证钻研院自主认证品牌国信认证 CBC，能够向造作商提供高温合金、钛合金、不锈钢等激光熔融工艺粉末和选区激光熔融工艺设备的认证。因而，国内亟需美满增材造作有关的认证认可有关尺度，发展蕴含质量系统、造作设施、原资料、打印构件等增材造作产品利用全流程的认证能力，为高质量出产商的发展提供保险。对于尺度发展的有关政策和规划，国际方面America Makes和美国国度尺度协会（ANSI）于近期

颁布了《增材造作尺度化路线图 3.0 版草案》（Stan‐dardization Roadmap for Additive Manufacturing，Version 3.0）［15］，该路线图分析了现有的尺度和发展中的尺度，并评估了分歧尺度的差距，并对以为必要额表尺度化和优先开发尺度化的领域提出建议，其沉点是工业增材造作和在使用增材造作的各个市场部门。该路线图覆盖增材造作设计、工艺资料、资格认证、无损评价、维建护理等方向，给尺度造订提供明确领导，推进增材造作行业的发展。此表，美国食品药品治理局（FDA）为了规范增材造作技术在医疗领域的利用，其于 2017 年颁布《增材造作医疗器械的技术指南》（Technical Considerations for Additive Manufactured Medical Devices）［16］，内容涵盖设计和造作当苦衷项和器械测试当苦衷项两大领域。概述了成形质量与增材造作工艺有关的思考成分，以及使用增材造作的最终制品器件的测试和表征步骤，该技术指南体现了FDA作为美国监管部门对于增材造作医疗器械的整体规划。国内方面，国度尺度化治理委员会、工信部等6部门结合颁布了《增材造作尺度领航行动打算（2020-2022年）》［2］，提出我国必要从增材造作技术创新和产业化需要启程，加快构建和美满我国增材造作尺度系统，做好基础共性、关键技术和行业利用等方面尺度的顶层设计，该打算有效的推动了我国增材造作尺度系统的构建和发展。近年，工信部和发改委等部门颁布的《“十四五”智能造作发展规划》［17］中明确提出开发增材造作等先进工艺技术，发展通用智能设备中的激光/电子束高效选区溶解设备、选区激光烧结成形设备等增材造作设备，并且强调深刻推动有关的尺度化工作，持续优化尺度顶层设计，两全推动国度智能造作尺度系统和行业利用尺度系统建设。而在专业利用的推动方面，国度药品监督治理局医疗器械技术审评中心为了应对增材造作产品在医疗器械领域利用逐步增多，但有关专用尺度仍不全面的问题，颁布了《增材造作金属植入物理化机能均一性钻研领导准则》《增材造作聚醚醚酮植入物注册审查领导准则》和《增材造作口腔建复 用 激 光 选区溶解金属资料注册审查领导准则》［18］，为增材造作产品在国内医疗领域的利用提供了领导。

在颁布尺度数量方面，国际ISO尺度在2018年前发展较为缓慢，而在 2019 时迎来较大的发展，其颁布尺度数量在 2020 年时达到顶峰（6 项），而在随后2021和2022年间维持不变发展［19］。而首个增材造作的国度尺度于2015年颁布，在经历一段缓慢的发展后，于 2020 年迎来迅猛的增长，该年度颁布的尺度数量达到了 14 项。国内表组织颁布尺度数量的变动趋向如图 13所示。由该图可知，国度尺度数量在 2016 年 SAC/TC562 成立后起头稳步发展，而2018年到2020年间，增材造作技术及其有关利用发展迅猛，也带头有关尺度的成立，由此可知尺度的发展与尺度化技术委员会/工作组的推动以及技术的发展密不成分。

通过度析国内表尺度系统建设的情况，能够发现国表的组织机构更致力于推动尺度覆盖全产业链各个机构部门，解除上中下游企业对于技术的理解误差，为技术的宽泛使用提供保险。而国内更注沉于对特定工艺参数的使用、增材造作产品质量和在分歧利用领域的规范，而针对造作商、操作人员、造作设备的规范尺度鲜有报路。

3.2 国内表尺度行业利用对比

3.2.1 航空航天领域

得益于增材造作技术轻量化设计、集成化设计、可降低复杂零件成本的几项特点，其在航空航天领域得到了宽泛的使用。而为了能保障出产单元造作的增材造作构件质量不变靠得住，必要对增材造作过程中产品设计、资料选用、工艺管控、测试步骤等进行划定。国内方面，航空航天领域增材造作专用尺度重要为5项HB行标，以及两项造订中的国标，其重要关注的对象是钛合金资料，对其粉末、工艺、热处置到造件进行了全方面的规范，为其在航空领域的使用提供了领导和规范，例如HB/Z 20066—2018《航空合金零件激光直接沉积增材造作工艺》，对钛合金粉末为原资料的航空钛合金零件激光直接沉积增材造作工艺做出具体规范，其规范内容蕴含资料、环境、人员、安全、工艺节造和质量节造等。但是随着航空领域的迅速发展，对资料和结构的要求逐步提升，各类新型的资料如镍基高温合金、陶瓷基复合伙料等在航空发起机领域的使用逐步提升，对此国内尺度临时没有针对新型高温合金以及复合伙料在航空领域的使用进行规范。相比之下，国表的SAE组织则针对航空航天领域内使用宽泛的镍基高温合金等耐热、耐侵蚀的资料发展了尺度造订工作。除此之表 SAE 还针对航空零件粉末 沉 用（Reuse of Used Powder）造 定 了 要 求 ，如《AMS7031增材造作航空航天零件中废旧粉末再利用的批处置要求》和《AMS7052 增材造作航空航天零件中常用粉末沉用的陆续关环工艺要求》（造订中），其划定了金属粉末原料所需的清洁度和机能，旨在保障造件质量的同时提高粉末的利用率，降低造作成本。

3.2.2 医疗器械领域

由于增材造作易于实现对患者进行个性化定造，该技术能为医学上的个别差距化医治提供了很好的支持［20］，使其在医疗器械领域的利用成为当下的热点方向。如今国内表医疗器械打印的技术差距依然较大，出格是打印原资料方面，国表企业依然占据大部门市场，因而必要美满有关尺度的造订，推进国内技术的发展［21］。国内方面，尺度造订重要集中于植入物打印和康复医疗器械的打印，现行的有关尺度重要为 5 项行业尺度和 30 余项集体尺度，重要集中于划定于钽金属、钛合金、聚醚醚酮等常用的增材造作原资料的质量，以及针对分歧造作步骤进行规范。除此之表，国内涵订正与增材造作下假肢有关的国标《下肢假肢增材造作通用技术要求》，其针对下假肢及接受腔的数字模型设计优化、增材造作规划和工艺选择、打印后产品检验提出了有关的要求。相比国表，由于国表在传统步骤造作的植入物和矫形器医疗器械领域已经成立的齐全的尺度系统，因而在增材造作医疗器械方面的专用尺度较少。此刻ISO组织在发展了增材造作植入物的尺度造订，如 ISO/AWI 5092《医疗增材造作-通用要求-增材造作的无源植入物》，而ASTM颁布的有关尺度重要涉及医疗器械中的增材造作残留物的规范要求。

3.2.3 其他利用领域

通过度析尺度的造订情况，能够发现国内表的行业利用尺度重要集中在航空航天，医疗领域，而增材造作技术在核电、汽车领域也有较多的利用。好比，GE 公司利用选择性激光溶解技术，进行GNF2 核燃料组件的设计和优化［22］。国内方面，中核北方核燃料元件有限公司和中核建中核燃料元件有限公司都成功打印出燃料组件管座样品［23］。而在汽车领域，国内奇瑞、长安福特、东风、神龙等企业已将增材造作技术利用在柴油缸体、缸盖、变速器以及齿轮等汽车零部件的开发和造作中。然而，在核电、汽车等方面，国内表有关的专用尺度依然较少，然而在增材造作构件在这些领域的现实使用时时时处于高温、高压、侵蚀等恶劣环境，因而亟需结合分歧使用场景的需要，造订有关尺度来规范保障增材造作产品的质量。

4 、结论

本文统计并分析了国表 ISO、ASTM、SAE 等组织和国内国标、行标等尺度，并凭据国内表分歧的尺度系统，对尺度进行了分类和对比。国表方面，我们发现 ISO 现行的尺度以通用尺度为主，而其造订中的尺度则以分类尺度为主，ISO 尺度造订指标为推进增材造作技术的全球化发展，因而其尺度大多集中于术语划定和大类工艺尺度。相迸宗 ISO，ASTM 和 SAE 则越发集中于专用尺度的订正，对ISO 尺度在专用资料及工艺方面的补充的同时，对增材造作在航空航天的利用提供了领导。反观国内，增材造作国度尺度以关键技术尺度为主，现行的共性基础尺度和服务培训尺度较少，而只有少数造订中的尺度属于行业利用尺度。从国在行业尺度分析，国内医药和航空领域的尺度数量最多。处所尺度来自安徽、江苏、陕西、福建四个省份，而集体尺度重要来自中国医疗器械行业协会、广东省增材造作协会、中国机械造作工艺协会和中国机械工程学会。

从尺度的建设情况来看，国表的尺度覆盖面较广，并且涉及到产业上中下游各方面，而国内则重要集中于特定工艺步骤、资料及专业领域利用方面。而从使用情况来看，国内表已经有较多的航空航天领域的尺度规范，但国内对于新型高温合金的尺度数量仍旧较少。而在医疗器械领域，国内表选取增材造作造作的医疗产品大多选取传统的测试规划，较少有专用于增材造作医疗器械的测试步骤，因而在这方面仍必要发展有关的工作。

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