增材制造零件采購要求的標準化考慮

增材制造技術以其獨特的成形方式及技術優(yōu)勢，正在逐步融入現有工業(yè)體系中，與傳統減材與等材制造技術融合、互補，成為未來工業(yè)制造領域不可替代的一部分。增材制造技術基于離散-堆積原理，由零件三維數據驅動，通過原材料（粉末、絲材、液體等）直接制造零件，從而在一臺設備上可快速精密地制造出任意復雜形狀的零件，實現了零件“自由制造”，解決了許多復雜結構零件的成形，并大大減少了加工工序，縮短了加工周期。而且產品結構越復雜，其制造速度的作用就越顯著。

3D打印零件質量有據可循

長久以來，在傳統制造技術條件下，零件采購及驗收已形成了一套完整的技術要求及驗收方法，但這些都是基于傳統技術對于零件產品幾何尺寸、表面粗糙度、制造工藝等方面的要求，并不能完全適用于增材制造技術產品采購時的相關要求。

鑒于增材制造技術的特點，在其零件采購時，應主要考慮方面包括：零件幾何外形；尺寸公差；表面形貌；零件構建取向；零件生產用原材料；零件修復；可接受缺陷或偏差；以及工藝質量控制信息等；

1、零件幾何外形
零件尺寸外形信息一般包括工程圖紙、數字文件等，對零件進行全面的定義，并且所提供的數字文件（包括3D模型或零件幾何尺寸信息）應能在供應商與采購商雙方系統內兼容。

2、尺寸公差
增材制造技術由于其特殊的制造過程及較低的工藝約束，在其最終零件的尺寸公差方面應有特殊的要求。在其功能區(qū)（例如，精加工需要留有機械加工余量區(qū)域）和非功能區(qū)（例如，僅用于美觀或裝飾的區(qū)域）的尺寸公差要求不同，在采購時需要明確說明。一般來說，一般公差應符合ISO 2768-1和ISO 2768-2。

3、表面形貌
在采購訂貨時，應該指定增材制造零件的表面形貌，例如，可以參考現有標準ISO 1302或ISO 25178來確定。可以通過指定整個零件或關鍵部位的表面粗糙度或波形來形成表面形貌的要求。

4、零件構建取向
零件構建取向的不同會直接影響零件的最終性能。因此，在采購時，應指明零件構建取向及對應的制造工藝。構建取向的表示可參考ISO/ASTM 52921。

5、零件生產用原材料
原材料的品質及狀態(tài)直接影響了最終零件的質量。因此，在采購訂貨時應注明對于原材料的要求，包括化學組分、原材料性能、存儲狀態(tài)、工藝要求等。必要時 ，也應對于原材料重復再利用的要求進行相應的規(guī)定。


6、零件修復
增材制造零件的修復要求應由供需雙方協商確定。在采購訂貨時，應標明經批準修復方法，并且修復條件等應由需方指定并批準。

7、可接受缺陷或偏差
依據于不同的使用環(huán)境及技術要求，并且基于目前缺乏通用的缺陷表征及判定依據的現狀，增材制造零件允許缺陷應由供需雙方協商，具體包括了零件內部的裂紋、缺陷、不連續(xù)性、雜質、夾雜物、污染物及孔隙率等。


8、工藝質量控制信息
在訂貨采購時，采購方應明確對于增材制造過程中工藝質量控制信息的相關要求，包括工藝規(guī)范、評測方法等標準，從而保證工藝過程可重復性要求。同時，應由供需雙方協商確定這些信息的記錄文檔的保存期限，以備待查。

零件采購時，還應注明零件交付時的包裝、運輸、貯存等相關要求。另一方面，由于增材制造零件應用環(huán)境及條件不同，其采購要求也不盡相同。對于其他特殊的要求，可以通過采購單上的附加說明予以闡述。

同時，在增材制造零件驗收時，應考慮零件不同使用環(huán)境要求、零件制造工藝技術特點、制造技術成熟度等方面，分為新工藝研發(fā)時所用的合格零件驗收要求、批量生產時的首件鑒定驗收要求以及用于持續(xù)生產質量控制的質量一致性驗收要求。各階段的驗收均應有相應的驗收文檔，以保證后續(xù)質量溯源等相關使用。

目前，ISO TC261與ASTM F42正在聯合開展相關標準的研究與制定工作，為增材制造零件產品采購及后續(xù)驗收提供標準依據，讓我們拭目以待。


本文作者：栗曉飛 博士（中國航空綜合技術研究所）