歐盟增材制造標準化路線圖

王春生，劉光武，李娟

（黑龍江省科學(xué)技術(shù)情報研究院，哈爾濱150028）

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歐盟增材制造標準化路線圖

王春生，劉光武，李娟

（黑龍江省科學(xué)技術(shù)情報研究院，哈爾濱150028）

摘要：目前，增材制造技術(shù)和產(chǎn)品在很多領(lǐng)域應(yīng)用缺乏統(tǒng)一標準，急需建立和完善相應(yīng)標準。歐盟通過設(shè)立《增材制造標準化支持行動計劃》，開展了增材制造標準化路線圖研究，提出了待開發(fā)的增材制造各領(lǐng)域標準清單，明確了制定增材制造各領(lǐng)域標準的時間表和路線圖。提出建立三個層次的增材制造標準，這種結(jié)構(gòu)的目的是為了促進模塊化標準的發(fā)展，減少重復(fù)工作的風險以及標準之間矛盾的風險。

關(guān)鍵詞：增材制造；路線圖制定；標準化；歐盟

目前，增材制造技術(shù)和產(chǎn)品在很多領(lǐng)域應(yīng)用缺乏統(tǒng)一標準，急需建立和完善相應(yīng)標準。歐盟通過設(shè)立《增材制造標準化支持行動計劃》，開展了增材制造標準化路線圖研究，提出了待開發(fā)的增材制造各領(lǐng)域標準清單，明確了制定增材制造各領(lǐng)域標準的時間表和路線圖。

1增材制造標準化提出的背景

研究組將增材制造定義為：“一個從3D模型數(shù)據(jù)中不斷添加材料來形成物體的過程。”增材制造是歐洲工業(yè)創(chuàng)新和經(jīng)濟增長的重要機遇，將提升歐洲競爭力和增加就業(yè)機會。研究組指出，歐盟2016年增材制造產(chǎn)品及服務(wù)總銷售量將達到70億美元，塑料、金屬基材料等增值材料領(lǐng)域具有強勁增長前景。已經(jīng)有大約30個通過增材制造工藝生產(chǎn)的激光燒結(jié)部件安裝在波音787機型上，并且這一數(shù)字未來將大幅度增長。如果一架飛機完全通過增材制造工藝制造將比目前機械制造生產(chǎn)出的飛機重量輕30%，并節(jié)約60%的成本。雖然增材制造產(chǎn)品在機械和材質(zhì)屬性上足以滿足商業(yè)用途，但增材制造技術(shù)和產(chǎn)品在很多領(lǐng)域應(yīng)用缺乏國際和歐洲標準。增材制造產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中因設(shè)置的參數(shù)不同而顯示出不同的材料性能，使得產(chǎn)品的質(zhì)量管理和評估變得十分復(fù)雜，甚至難以預(yù)知，嚴重制約了增材制造產(chǎn)品在很多領(lǐng)域特別是醫(yī)療植入物、飛機結(jié)構(gòu)部件和發(fā)動機組件等目前需求較大的領(lǐng)域的應(yīng)用。逐漸建立并完善增材制造各領(lǐng)域標準已經(jīng)成為歐盟和各標準化組織的共識。

2路線圖制定過程

路線圖在制定過程中，研究組與國際標準化組織增材制造技術(shù)委員會（ISO TC261）、美國材料與試驗協(xié)會增材制造技術(shù)委員會（ASTMF42）、歐洲標準化委員會增材制造委員會（CEN/TC 438）進行了充分合作，目的是制定一個符合不同標準化組織要求的增材制造標準化路線圖，使其成為增材制造國際標準的發(fā)展方向。目前，國際標準化組織已在“專業(yè)術(shù)語”、“方法/過程/材料”、“測試方法/設(shè)計”等方面制定或正在制定若干標準。

課題組對世界各地（重點在歐洲）的122個利益相關(guān)者和國際標準化組織增材制造技術(shù)委員會（ISO TC261）、美國材料與試驗協(xié)會增材制造技術(shù)委員會（ASTMF42）及歐盟第七研發(fā)框架計劃、“歐盟地平線2020”計劃中設(shè)計增材制造的28個項目組進行了充分調(diào)查。研究結(jié)果表明：一是增材制造市場方面，工業(yè)領(lǐng)域的醫(yī)療(骨科植入物)、牙科、航空航天、汽車、發(fā)電、工具和消費領(lǐng)域的裝飾家居飾品、時尚、藝術(shù)、娛樂等方面將具有巨大發(fā)展?jié)摿Α６窃霾闹圃鞓藴市枨蠓矫妫霾闹圃煸O(shè)計過程標準、特定工業(yè)領(lǐng)域標準（如醫(yī)藥業(yè)和航天工業(yè)）、零件質(zhì)量標準（包括材料標準和制造工藝技術(shù)標準）、教育和培訓(xùn)等方面需求強烈。三是增材制造標準構(gòu)成要素方面，應(yīng)主要包含資質(zhì)和認證方法、設(shè)計準則、原料特性試驗方法、產(chǎn)品機械性能試驗方法、物資回收（再利用）、循環(huán)測試標準、標準測試級別、購買增材制造產(chǎn)品要求、對現(xiàn)有的國際標準化組織（ISO）和美國材料與試驗協(xié)會（ASTM）術(shù)語標準統(tǒng)一。四是增材制造標準化路線圖制定考慮因素方面，重點考慮標準是由大多數(shù)參與者使用的；迫切需要的增材制造標準；標準將在全球范圍內(nèi)使用；增材制造產(chǎn)品用戶需求；材料、工藝、方法和測試方法的標準化；增材制造將有效提高機器和工藝的可靠性；建立質(zhì)量管理體系；有利于增材制造市場發(fā)展；等等。

課題組對增材制造技術(shù)成熟度進行了研究，結(jié)果表明，大部分領(lǐng)域處于啟蒙階段，具有巨大的增長空間,相關(guān)技術(shù)已經(jīng)達到一定的成熟度。

圖1技術(shù)成熟度曲線（2014年）Fig.1 Technology maturity curve (2014)

表1課題組對歐盟建立增材制造標準進行了SWOT分析Tab.1 Research group had SWOT analysis of additive manufacturing system that EU established

3增材制造標準化路線圖

圖2增材制造標準結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Additive manufacturing system structure chart

國際標準化組織增材制造技術(shù)委員會（ISO TC261）、美國材料與試驗協(xié)會增材制造技術(shù)委員會（ASTM F42）、歐洲標準化委員會增材制造委員會（CEN/TC 438）關(guān)于增材制造標準達成共識，提出建立三個層次的增材制造標準，即：通用標準（指定的一般概念和一般要求）、分類標準（指定過程或材料類特有具體要求）、專業(yè)標準（指定一個特定材料、過程或應(yīng)用程序的要求）。這種結(jié)構(gòu)的目的是為了促進模塊化標準的發(fā)展，減少重復(fù)工作風險以及標準之間矛盾風險。

研究組通過對增材制造利益相關(guān)者、消費者問卷調(diào)查和文獻研究，根據(jù)增材制造標準需求分析和現(xiàn)狀分析結(jié)果，結(jié)合各方意見建議，制定了增材制造標準化路線圖。

路線圖橫軸為增材制造相關(guān)領(lǐng)域標準預(yù)期建立的時間及《增材制造標準化支持行動計劃》優(yōu)先級（數(shù)值越高優(yōu)先級越高）。路線圖縱軸為增材制造標準涉及的環(huán)節(jié)及建立增材制造標準后預(yù)期達到的目標。此外，路線圖中還標注出增材制造相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)成熟度等級。

圖3標準化路線圖增材制造Fig.3 Standardization route chart of additive manufacturing

Standardization Roadmap of EU Addictive Manufacturing

WANG Chun-sheng, LIU Guang-wu, LI Juan
(Heilongjiang Science and Technology Information Institute, Harbin 150028, China)

Abstract:At present, addictive manufacturing technology and product lack of uniform standards in many areas, which urgently needs to establish and improve relevant standards. Through the establishment of increasing addictive manufacturing standardized support planning, European Union carried out the research of standardization roadmap, proposed the standard list of addictive manufacturing, and cleared schedule and and roadmap of addictive manufacturing. This paper proposed the establishment of three levels of addictive manufacturing standards, the purpose of this structure is to promote the development of modular standards, and reduce the risk of repetitive work and contradiction of standards.

收稿日期：2015- 12- 28

中圖分類號：F203

文獻標志碼：A

文章編號：1674-8646（2016）03-0004-03