“以高標準助力高技術創新,促進高水平開放,引領高質量發展。”
——習近平
增材制造(又稱3D打印),是以三維模型數據為基礎,通過材料堆積的方式制造零件或實物的一種工藝。其作為典型的戰略性新興產業領域,近年來發展迅速,已成為世界各國關注的焦點。
對于新興領域來講,傳統的“科研—標準—產業”的發展模式已經不能滿足需求,需要加快標準先期布局,實現科研與標準協同甚至同步,才能更好地推動和支撐產業健康高質量發展。
高度統一的全球增材制造標準化工作格局正在形成美國于2009年成立全球第一個增材制造標準組織ASTM F42、ISO于2011年組建ISO/TC 261,雙方通過PSDO模式共同推進國際標準化工作,已累計發布ISO/ASTM雙編號標準16項,另有35項正在制定過程中。2015年,歐洲標準組織CEN/TC 438也加入其中,形成了“ISO標準(國際)=ASTM標準(美國)=CEN標準(歐洲)”高度統一的標準化工作新格局,提出了全球共用一套增材制造標準體系、共同制定和實施同一套增材制造技術標準的發展思路。
我國增材制造標準化工作關鍵節點
2014年,我國成為國際標準化組織ISO/TC 261的P成員國;
2016年,全國增材制造標準化技術委員會(SAC/TC 562)成立;
2018年,我國主導制定的第一項國際標準正式立項;
2019年,全國增材制造標準化技術委員會測試方法分技術委員會(SAC/TC 562/SC 1)成立;
2020年,《增材制造標準領航行動計劃(2020-2022年)》發布實施;
2020年,我國增材制造相關領域多個國家級TC形成協同發展局面。
一是標準化組織結構不斷優化。以全國增材制造標準化技術委員會為例,目前已成立測試方法分技術委員會(SAC/TC 562/SC 1)、專用材料工作組(SAC/TC 562/WG 1)、數據和設計工作組(SAC/TC 562/WG 2)、培訓和服務工作組(SAC/TC 562/WG 3)4個下設組織,委員人數從成立之初的61名擴充至83名,通過各下設組織參與增材制造標準化工作的專家174名,利益相關方覆蓋了增材制造工藝、設備、原材料、服務、檢測和認證等各個領域,政府部門、協會、高校以外的委員人數占比超過70%,企業在標準化工作中的主體地位越來越突出、參與標準化工作的積極性逐年提高。
二是新型標準體系逐步建立和完善。2016年至今,累計新制定增材制造標準100項。在這些標準中,政府主導制定標準(國家和行業標準)59項(已發布標準22項、在研標準37項),其中22項由增材制造與有色金屬、特種加工機床、生鐵及鐵合金等全國專業標準化技術委員會聯合歸口管理和組織制定,最大程度吸收材料、裝備等專家參與研制,有效滿足了增材制造交叉融合發展需求、保證標準質量;團體標準41項(全國團體標準信息平臺公布),共涉及中國機械制造工藝協會、中國生物醫學工程學會、廣東省增材制造協會等10個國家、區域社會團體,標準內容涵蓋材料、工藝、服務、成形件、檢測方法等各個方面,《基于金屬粉末床熔融技術增材制造植入醫療器械殘留不溶顆粒物評價方法》《粉末床激光熔融18Ni300模具鋼嫁接增材制造工藝及要求》等一批先導性技術通過團體標準予以規范和推廣。增材制造領域國家/行業標準定位為保基本、團體標準突出引領行業,政府主導制定標準和市場自主制定標準協同推進的新型標準體系基本形成。
三是我國在國際標準化工作中的參與度、顯示度越來越突出。一方面,中國專家累計參與ISO/TC 261國際會議10余次、超過50人次,累計完成國際標準投票任務127次,有效保證了國際標準跟蹤研究的及時性,充分反饋了我國對國際標準的意見建議,我國在國際標準化工作中的參與度、顯示度越來越突出。另一方面,我國主導提出的國際標準ISO/IEC 23510《信息技術 3D打印和掃描 增材制造服務平臺框架(AMSP)》于2018年正式立項,因DIS階段無技術性意見,已于今年5月討論通過,跳過FDIS直接進入出版階段,計劃于今年8月發布,中國在增材制造國際標準方面實現了零的突破。另外,還推動我國自主提出的增材制造成形精度檢測方法納入ISO/ASTM 52902,成為國際標準的重要組成部分,促進了該國際標準的優化完善。
四是增材制造標準與科研、產業結合越來越緊密。在標準化與科研結合方面,市場監管總局、工業和信息化部、科技部等有關部門先后支持設立“增材制造產業國家質量基礎設施關鍵技術體系研究及示范應用”“增材制造產品設計與制造工藝及信息交互標準試驗驗證平臺建設”等一批科技計劃項目,近30項增材制造標準得到國家科研財政經費的直接支持,增材制造拓撲結構優化、缺陷探測和評價技術、工藝參數耦合關系等方面大量前沿增材制造科技成果及時轉化為技術標準,全球領先的沉積-銑削復合增材制造工藝正在規范為標準。在標準化與產業結合方面,《增材制造 術語》國家標準首次規范了全球同行的7大主流工藝技術,有效避免了企業使用FDM、SLM等傳統術語導致的侵權風險;《增材制造 主要特性和測試方法 零件和粉末原材料》為某航天器用主體集成結構力學性能、尺寸精度、組織結構測試和評價提供依據,推動模型設計和成形工藝不斷迭代優化,在不降低性能的前提下,減重15%、生產周期縮短70%、材料利用率達到90%以上;《增材制造 桌面級材料擠出成形設備》《增材制造 材料擠出成形用塑料線材》等團體標準,在制定之初就邀請部分高校等涉及設備、材料采購的“甲方”作為“監督者”,全程出席各次標準討論會、對標準的條款要求提出意見建議,保證了標準的先進性、滿足“甲方”實際需求,多家企業開展了基于團體標準的檢測和認證工作。