看美国3D打印标准化路线图所揭示的设计短板

标准化对行业的健康发展起到积极作用，不仅仅是可以润滑上下游产业链的沟通，还可以启示企业如何错位竞争。美国增材制造创新中心(America Makes)在积极的加速增材制造的技术发展与应用转化。这方面他们通过将整个行业的生态圈，从上游到中游，下游以及用户端邀请在一起切磋需求与短板，可以说市场需求是制定各项标准与政策的基础。

本期，我们一起来了解美国增材制造创新中心(America Makes)与美国国家标准中心(American National Standards Institute)所刚刚发布的增材制造标准化路线图所探讨的当前增材制造行业所面临的设计方面的26个当前短板，感受他们关于大标准化的视野。

Gap 1 决策支持：增材制造vs减材制造

当前缺乏一个标准来判断在制造一个零件的时候是通过增材制造还是减材制造更具优势。

Gap 2 决策支持：增材过程

当前缺乏对不同的3D打印技术优劣之处深入刻画的标准，这使得设计者缺乏判断应该采用哪种3D打印技术。ASTM与ISO正在开发《WK38342为增材制造而设计的新指南》，然而，除此之外，还需要更加细化的针对每个加工要求所对应的工艺标准。

Gap 3 具体工艺设计指南

ASTM与ISO开发了关于PBF技术的具体工艺设计指南。还有其他6个技术缺乏工艺设计指南。

Gap 4 具体应用设计指南

当在某些具体的增材制造应用领域技术已经相对成熟的时候，最好的加工工艺应该被记录下来。

Gap 5 定制化指南

不同制造商的设备加工出来不同的结果，工艺与应用之间的指南的确提供了一定的参考帮助。但还需要额外的指南来帮助理解如何调整和具体化参数来满足个体要求。

Gap 6 软件工程、机器可读的指南

ASTM标准委员会的F42专委会正在支持开发《WK54856为增材制造设计规则的原则》。

Gap 7 新的表面处理能力

需要一种设计指南来详述新的表面处理工艺。

Gap 8 设备产能报告

需要一个标准来记录设备消耗与产能以决定制造灵活性。

Gap 9 增材制造仿真基准代码/零件需求

需要一个关于具体化工艺的增材制造基准模型，包括零件的要求与工艺仿真工具之间的相互确认。

Gap 10 为组装而设计

为制造和组装而设计(design formanufacturing and assembly-DFMA)需要通过不同的参数设置组合来考虑支撑部分的复杂性，去除时间，后处理的复杂性以及制造时间，质量。

Gap 11 设计结构性电子

需要有一种标准来规范3D打印结构性电子

Gap 12 医疗领域的设计：原始数据(CT,MRI,超声)，图像的一致性

目前没有一种流程可以保证将原始数据转成三维模型的时候是准确无误的，如何保证准确性大多靠经验积累，需要将最好的做法上升为可参考的框架体系。

Gap 13 医疗领域的设计：数据处理，图片处理以及2D转3D

骨组织、软组织和血管结构通过分割过程分离。这种分割过程并不是半自动的而是手动编辑的。建模的准确度依赖于如X射线剂量、图像操作能力、灰度分辨率以及高分辨率的2D到3D的转换算法等因素。

Gap 14 医疗领域的设计：复杂结构的设计，为便于清洁而设计

医疗零件，必须清洗制造残留物。尤其是对于病人接触的设备，这种清洗必须允许设备通过生物反应性测试，包括细胞毒性和炎症。残留在部件上残余可能包括冷却液，或者粉末等等都需要被清除，而不是还残留在复杂的几何形状内部，包括那些晶格。

Gap 15 医疗领域的设计：复杂结构的设计，测试试样

医疗零件，尤其是那些含有复杂结构的零件，包括晶格设计，以及在纳米尺度上进行的表面拓扑设计，这些都对测试带来极大挑战。而目前缺乏在一个批次生产中如何决定测试试样的标准。

Gap 16 医疗领域的设计：复杂结构的设计，功能梯度材料验证

对于复合材料与复合结构的材料特性标准(包括刚性、密度、热传导性等等)这些功能梯度材料验证的标准还没有建立。

Gap 17 设计归档：技术数据包内容(Technical Data Package-TDP)

技术数据包内容是指提交给供应商的数据信息，目前还缺乏这样的框架来指导如何在关于材料、加工工艺、后处理等环节上加以控制，达到加工出一致性与高质量的产品。

Gap 18 设计归档：新的尺寸和公差

ASME Y14.41已经提供了一些在设计方面的存档要求，正在开发的ASME Y14.46将更加具体化关于尺寸和公差的标准。

Gap 19 设计归档：图表架构的要求

需要一个图表来帮助组织增材制造过程的产品数字化描述，来显示当前是如何确认加工工艺共识以及如何传递一致性的数据内容与构架。

Gap 20 设计归档：中立的建构格式

当使用不同的设备生产商的设备的时候，很多参数是不通用的，需要建立一种行业规范，不管是哪个设备生产商生产的设备，都能够接受一些共同的文件格式。

Gap 21 设计归档：设计文件里的新术语

虽然一些增材制造的标准术语已经确认了，他们目前并不包含特定应用情况下的术语。

Gap 22 设计归档：过程中监测

目前没有对过程中检测与控制的标准数据模型与归档。

Gap 23 设计归档：新的功能性表面特征

对于新的表面处理工艺，需要对设计文档具体的要求加以规范。

Gap 24 设计归档：交接规范描述

对于一个增材制造零件需要从第三方交接过来的具体规格说明。

Gap 25 设计的验证和确认：数字零件设计的配置控制

增材制造零件与他们的数字定义直接相关，在修改一个设计的时候，需要其他相关信息，包括数字处理过程的参数定义，软件版本等等。

Gap 26 增材制造特征的测量,验证设计的功能如晶格设计

Gap 18中提到关于标准化尺寸与公差(GD&T)的努力正在进行，现存的测试零件一致性的V&V方法需要与GD&T规范结合起来使用。这些规范将可能对例如螺旋结构这样复杂的设计提供测量方法，以及用于像当前Go/NoGo以及CMM难以测量的设计。档需要测量内部设计的时候，包括超声以及射线的方法将被用于高公差确定。