ASTM国际将增材制造操作员认证扩展到更多原始设备制造商
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 从设备到人员

ASTM国际以激光粉床熔融PBF设备和设备操作员资格认证 ISO/ASTM 联合标准 (ISO/ASTM 52942:2020) 为基础，通过标准化展示了操作员的技能、能力以及对全球公认标准的遵守情况。运营商认证是更大认证计划的一部分，旨在确保一致性和可重复性，并满足特定的产品质量要求，特别是在受监管的行业中。
ASTM 认证包括理论和实践评估，以评估激光粉床熔融 (PBF-LB) 操作员的知识。该计划确保以下方面的能力：

• 增材制造程序规范（APS）；
• 标准作业程序;
• 设备管理和构建过程监控；
• 操作员系统维护；
• 粉末材料系列专业化

根据标准，对特定金属平台的操作员进行认证需要针对设备进行评估。三家领先的金属增材制造技术提供商 3D Systems、EOS 和 Nikon-尼康 SLM Solutions 现在已加入该计划，通过与 ASTM 密切合作，为其金属增材制造系统创建操作员评估。

- 3D Systems 将为其广泛采用的 DMP Flex 350 生产型3D打印机推出该计划，并将在未来扩展到其他生产型增材制造系统。
- EOS 在产品组合中添加了 EOS M 400 和 EOS M 400-4，以及 原有的EOS M 290。
- 尼康SLM Solutions将其工业生产系列SLM 280、SLM 500 和 SLM NXG XII 600引入该认证计划。

ASTM 国际全球先进制造项目副总裁 Mohsen Seifi 博士表示，结构化认证项目是增材制造技术被应用端整合和接受的基础。这在满足行业对认证人员的需求和促进统一的标准方面迈出了一大步。ASTM 国际预计将进一步扩展到其他平台，并与重要的行业参与者持续合作，以确保增材制造技术得到可靠和熟练的利用。

ASTM国际年报

下载ASTM2023年报https://amcoe.org/2022-2023-annual-report/

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 一起，做伟大的事情

2022年，ASTM 国际增材制造卓越中心 (AM CoE) 和创始行业成员正式宣布启动 AM CoE 材料数据和标准化联盟 (CMDS) 计划。ASTM CMDS 的使命是将代表整个 AM 价值流的各行各业的关键组织聚集在一起。

CMDS特别侧重于确定开发生成机器无关材料数据的方法所必需的关键过程-结构-属性关系。CMDS 通过联盟方式来管理一个高谱系数据共享数据库，联盟成员将使用该数据库来开发工具，例如基于物理/概率模型的工具，以及支持新 AM 应用、材料和技术的快速认证所需的数据分析，以及实时质量保证，旨在加速资格认证并协助更广泛地采用增材制造技术。

增材制造产品认证
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 软件-数据，协同

最近，用于创建下一代数字制造硬件和软件的 GPU 加速计算引擎供应商 Dyndrite™ 加入 ASTM， 致力于行业合作，定义材料标准，为3D金属打印提供参考数据。Dyndrite 与特许行业成员合作，标准化增材制造材料数据生成的要求，创建和管理共享的高谱系“参考”数据集。

迄今为止，个别公司独自承担了首当其冲的材料开发成本，并将其成果视为商业优势的专有。但这会导致多家公司浪费投入，每个公司都重复做同样的事情。CMDS 的工作将有助于解决这些问题，允许在基础层面共享材料数据，同时仍允许公司生成知识产权。并区分特定的几何参数修改。

根据 ，在高通量3D打印方面，设备端呈现出越来越大、越来越快速的3D打印设备，材料端呈现出高通量快速合金开发解决方案。

Dyndrite 最近推出了其第一个最终用户 AM-增材制造应用程序，这个基于 GPU 的 应用程序专为材料和工艺工程师设计，用于开发用于基于激光的 3D 金属打印的新金属合金和零件。Dyndrite 的新软件功能为 L-PBF激光粉末床熔融增材制造在材料开发、工艺开发方面为应用工程师提供了前所未有的能力。新功能对几何形状的控制，构建特定的加工路径和激光参数，为新合金、构建策略和3D打印以前无法打印的零件打开了大门。新软件最大限度地利用了Dyndrite的加速计算引擎 (ACE) 中的强大功能，包括直接使用本地 CAD 数据、处理悬臂和薄壁等难加工细节、创建可共享构建的能力以及提高3D打印质量。DyndriteL-PBF软件充分利用了之前宣布的3D体积零件分割技术，该技术能够检测上皮、下皮、内皮和通常被 2.5D 逐层解决方案遗漏的零件特征。使用这种开创性的新几何查询方法，可以快速建立加工策略，以弥补过程加工相关的挑战。

此外，Dyndrite™ 的最新发展还包括在 Dyndrite App Dev Kit 中支持ACAM（亚琛增材制造中心）的研究成员亚琛工业大学OVF开放矢量格式文件格式，将更高程度的3D打印工艺链自动化引入到增材制造领域，Dyndrite 用户可以直接写入包含激光路径等信息的 OVF 文件。根据ACAM亚琛增材制造中心，通过 OVF 链接数字和物理流程链，由于信息丰富的精简的数据格式，可实现稳健且高效的制造流程。借助这种标准化格式，可以显着减少将数据传输到工厂的手动工作，从而实现增材制造自动化。

通过加入材料数据和标准化联盟 (CMDS) 计划，并优先考虑标准化生成高谱系材料数据所需的数据工作流的需求，Dyndrite 的解决方案将被集成，以推动需求的一致应用并最大限度地提高 CMDS 数据生成的效率。

 竞争规则改变

根据‍ ，市场竞争规则和普适的商业模式正在发生变化，“一流的企业做标准，二流的企业做品牌，三流的企业做产品”，这句话放在数字制造时代已焕发出新一重的意境，对于许多公司而言，数字化和自动化是增材制造进一步发展的关键。因此，越来越多的制造商依赖基于云的解决方案，并将各种算法集成到他们的 3D 打印解决方案中，以充分发挥该技术的潜力。那么这将势必使得数据、标准、产品之间的联动变得更为密切，标准、品牌影响力、产品性能之间的界限将变得愈加模糊。

Dyndrite构建了独特的工具，能够通过 AM 增材制造组件生产确保质量和可追溯性。随着金属增材制造行业发生转向为基于通用数据模型的基础材料数据、标准、算法驱动的产业化发展，这一点变得越来越重要。Dyndrite的工作使关键材料数据和谱系的知识转移成为可能，这些数据和谱系是对过程-结构-特性关系进行稳健表征所需的。理解并有效地传达这一概念将大大增加金属AM增材制造在生产应用中的采用。

Dyndrite 将发布构建参数包配方，展示如何使用 Dyndrite 制作基于 ASTM 数据标准的标准化实验设计 (DoE)。ASTM 成员将能够在所有主要的 OEM 文件格式中使用这些参数包配方，或制作他们自己的参数包配方。这些参数包配方将为构建文件生成、扫描路径策略探索和扫描路径速度和层厚度变化以及估计激光负载的方法提供一个通用框架。通过符合 ASTM 数据协议，Dyndrite Build 参数包配方将确保以标准和可重复的方式记录并适用于制造过程，例如过程确认和校准。

‍材料数据和标准化联盟 (CMDS)每年将选择感兴趣的材料和应用特定属性（例如静态、循环、热、腐蚀）发布项目，并执行各种项目，最终支持标准和数据集的开发。研究成果和经验将通过 ASTM 相关委员会（如 F42）制定的新 AM 标准和规范提供信息，以推动整个行业的一致性，创建具有属性的和改进的材料规范和基于稳健数据集的结构要求。

那么成立不到一年以来，目前材料数据和标准化联盟 (CMDS)都进行了哪些项目合作呢？根据 的市场研究，目前的联盟合作项目如下（项目成员来自美国、英国、加拿大、德国、新加坡等国家）：

第四轮项目合作：

2101 原位缺陷检测与分析 领导：滑铁卢大学

2102 粉末床密度基准 领导：滑铁卢大学

2103 增材制造零件的密度测量标准化 领导：奥本大学

2104 粉末清洁度评估分类和测量方法 领导：MTC英国国家制造技术中心

2105 材料挤出聚合物增材制造的层间剪切性能 领导：NIAR/NRC 加拿大

2106 使用张紧计算机断层扫描法对疲劳裂纹进行无损检测和评估 领导：EWI，由 America Makes 赞助

2107 用于实时控制和减轻金属 PBF 缺陷的开放框架 领导：宾夕法尼亚州立大学，由 America Makes 赞助

2108 与产品鉴定和认证相关的增材制造零件系列的最佳实践 领导：ASTM AM CoE增材制造卓越中心，由 America Makes 赞助

2109 表面拉伸和疲劳试样的承重横截面积测量标准 领导：科罗拉多矿业学院

2110 基于 PBF-LB 选区激光熔融工艺的过程中断后继续构建作业的标准

领导：亚琛弗劳恩霍夫激光技术研究所（ACAM研发成员）

2111 增材制造原料中湿度的影响 领导：NRC 加拿大

2112 高分子材料挤出用长丝拉伸试验方法的开发 领导：阿拉巴马大学伯明翰分校

第三轮项目

2001 晶格压缩样本（领导：奥本大学）

研究增材制造中的机械测试问题，以更好地了解测试样本的特性与零件性能之间的关系。

2002 用于粉末表征 (EWI) 的通用数据交换格式 (CDEF)（领导：EWI)

数据共享对于开发强大的增材制造 (AM) 数据生态系统至关重要。

2003 金属粉末回收 (领导：MTC)

增材制造用户正在使用各种策略来回收、再利用和还原粉末原料……

2004 聚合物粉末回收 (领导：MTC)

2005 微型拉伸试样 (领导：新加坡国家增材制造创新中心NAMIC)

2006 马氏体时效钢规范 (领导：新加坡国家增材制造创新中心NAMIC)

马氏体时效钢具有高强度和高韧性且不会失去延展性、良好的焊接性和尺寸稳定性。

2007 XCT的可追溯性 (领导：新加坡国家增材制造创新中心NAMIC)

X 射线计算机断层扫描 (XCT) 是 AM 组件无损检测的一种重要方法

2008 LB-PBF 工艺参数的耐热性测试（领导：NASA/奥本大学）

2009 LB-PBF 光学系统的条件定义维护和校准周期

由于 LB-PBF 过程中系统或组件故障的高成本，维护和校准周期通常非常保守……

2010 AM 原料中湿度含量的测量（领导：NRC 加拿大）

第二轮项目

1901 快速质量检验标本（领导：奥本大学）

检测具有挑战性、成本高且耗时……

1902 数据谱系 (领导：EWI)

合作伙伴领导 EWI 相对较新的发展，例如数字数据采集、自动化、数据分析和数据共享，有可能以指数方式加速增材制造发展

1903 增材制造粉末铺展性 (领导：MTC)

根据 ，相比于通过资金可以获得迅即发展的互联网模式来说，3D打印企业的发展模式更适合“大器晚成”的风格，不少进入到3D打印领域的企业和创投公司，并没有理解3D打印行业竞争与发展的本质是什么，这些企业和机构将面临巨大的发展挑战与风险。3D打印的核心是数据，3D打印腾飞的翅膀是人工智能，对增材制造产业发展的支持，必须建立对这两大要素的重视与支持之上。搭建合作、信任、共创的实力，只有长期主义者的辛勤耕耘，才能收获3D打印产业化腾飞后的胜利果实。

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在不久的将来，业界将看到如何通过通用数据来理解关键的流程-结构-属性关系；确定可变性的关键来源并量化敏感性；确保样本生成数据与零件生产之间的联系。

下一代增材制造
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通过建立评估现有材料数据集质量和谱系的指南，创建共享的高度纯正的参考材料数据集，从而生成与机器无关的数据集以支持基于流程的标准；建立基于材料结构确定数据等效性的方法；通过可信数据集支持先进的基于物理、概率和 AI/ML 人工智能建模工具，用于流程优化和快速认证；通过基于数据和算法的成熟的实时质量保证，使用现场数据改进缺陷检测/预测。

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 两大标准推动产业化进程

ASTM制定的标准F3571是金属粉末原料的指南，旨在帮助制造商进行质量控制和评估粉末批次是否在规格范围内。

根据ASTM 成员 Terry Stauffer，F3571指南介绍了如何通过测量不规则形状粉末颗粒的数量来表征原料的质量。非球形颗粒的比例将影响原料的流动性和铺展性，以及成品金属粉末零部件的机械性能。

第二个标准 F3572提供了一个零件分类方案，可以作为航空增材制造零件的质量风险评估指标。根据 ASTM 国际成员和 F42 副主席 Chul Park 的说法，这可以用于这些零件的检查、测试和鉴定等过程。

通过了解航空增材制造零件发生失败的后果，包括预期功能的丧失，了解与增材制造使用相关的风险非常重要，这些信息有利于建立与定义的风险等级相关的一致流程。遵循该标准的进一步发展和参与有助于加速增材制造技术的采用。

 ASTMF3571-22

增材制造标准指南 – 原料 – 通过光学进行颗粒形状图像分析以识别和量化金属粉末原料中的均匀分布性

F3571指南解释了如何使用光学摄影自动静态或动态图像分析来表征与粉末形状相关的增材制造 (AM) 金属粉末原料的质量。

增材制造培训课程
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粉末颗粒表征，尤其是粒径分布，一直是各种行业和市场中质量控制 (QC) 和研发 (R&D) 的重要参数，但是，尺寸本身并不足以用于了解颗粒系统完整颗粒形态的许多因素及其对其他特性的影响。该信息有望有助于理解形状对粉末床熔融增材制造中粉末的铺展性和流动性的影响，以及最终增材制造部件的密度和孔隙率的影响（ISO/ASTM 52900 和术语 B243 中的定义）。可以为这些形状参数的质量控制 (QC) 公差制定规范，这些形状参数可以通过直接、快速的自动分析进行测量。

 ASTM F3572-22

增材制造标准实践一般原则——航空用增材制造零件的零件分类

ASTM F3572旨在用于为使用 AM 生产零件的航空业零件分类。适用于航空中使用的 ISO/ASTM 52900 中定义的所有增材制造技术。旨在用于为下游文档中的 AM 增材制造零部件建立度量标准。

零件分类指标可用于增材制造航空零件的工程、采购、无损检测、测试、鉴定或认证过程。分类方案建立了一种一致的方法来定义和传达与 AM 增材制造航空部件相关的故障后果。

©

ASTM F3572标准并不旨在解决与其使用相关的所有安全问题。 标准的使用者有责任建立适当的安全、健康和环境实践，并在使用前确定法规限制的适用性。

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近日，ASTM国际获得美国商务部国家标准与技术研究院 (NIST) 的资助，用于制定指导和采用建筑行业先进制造技术的路线图。

3D打印建筑的技术逻辑
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 路线图的价值

根据 ，3D打印技术可以让建筑结构颠覆传统建筑的理念。不同于传统直线形的建筑，3D打印能够创建曲线形的建筑物。通过3D打印技术打造建筑结构的方式被称为“轮廓工艺”，原理其他3D打印机类似，通过挤出机将材料一层层打印出来，但是拥有更庞大的体积。轮廓工艺可以3D打印出房子的外墙，并且可以铺设混凝土层，流出水、电、气管道所需的空间。通过3D打印的轮廓工艺可以实现建筑中的空心结构，该方法比传统方法需要消耗的建筑材料更少。

ASTM获得的这笔总计近 30 万美元的资金将用于制定路线图，旨在将建筑和制造业以及先进制造业的各个方面结合起来，包括：

•  3D打印-增材制造;
• 机器人和自动化；
• 大数据分析；
• 人工智能

根据ASTM 全球先进制造项目副总裁 Mohsen Seifi 博士，ASTM 国际非常感谢这一奖项以及开展这项工作的机会，这一路线图将在建筑行业产生重大影响。通过 ASTM 增材制造卓越中心 (AM CoE) 和 Wohlers Associates（属于ASTM国际），基于ASTM 在工业 4.0 相关主题方面的可靠记录，ASTM具有领导该项目的独特优势。

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ASTM制定的建筑先进制造路线图将确定发展目标并确定优先级，这些目标将加速和发展潜在的先进制造技术。

这是NIST美国国家标准与技术研究院通过其先进制造路线图计划 (MfgTech) 在 2022 年授予的第二轮奖项。该计划旨在为具有潜在和关键利益的先进制造领域的制造技术路线图的开发提供资金。

除了ASTM 国际，资金还授予了其他六个组织，包括爱迪生焊接研究所、休斯顿大学和凯斯西储大学等。这些项目旨在通过各利益相关者之间的联合合作来减少技术采用障碍。

 响应AM Forward计划

响应白宫AM Forward（增材制造前进计划）计划，NIST最近还授予研究组织近 400 万美元以支持3D打印测量科学研究。

根据NIST，美国可以在增材制造的测量和国际标准方面发挥主导作用，这将有助于加速采用这些重要的3D打印技术，为了在全球竞争，美国需要投资于这样的项目，通过将在工业界、学术界和政府领域的最优秀人才聚集在一起，以解决重要的技术挑战。

通过这些拨款，NIST正在促进行业解决采用增材制造的障碍，包括支持基于等效的资格和基于模型的资格的测量科学、AM增材制造材料的表征以及支持一致数据交换/表征新标准的标准AM增材制造生产系统的进步。

根据 的市场观察，在白宫AM Forward增材制造前进计划的支持下，美国正在汇聚优质的科研、企业（大型企业及中小企业）、公共部门资源，建立起以数据为基石、算法为竞争力的增材制造发展战略。更重要的是，这种资源的汇聚是开放、跨国界的，美国在积极地发挥自身的影响力，从全球范围内吸引优质的创新力量，赋能其本国的制造业振兴计划。

 大数据与人工智能

为什么ASTM的建筑先进制造的路线图中，大数据和人工智能将在建筑的先进制造领域发挥作用？根据 的市场观察，这是因为3D打印更加符合五维建筑信息模型（5D BIM）的发展趋势，五维建筑信息模型（5D BIM）的概念是在3D建筑信息模型基础上，融入“时间进度信息”与“成本造价信息”，形成由3D模型+ 1D进度+ 1D造价的五维建筑信息模型。也就是说5D BIM集成了工程量信息、工程进度信息、工程造价信息，不仅能统计工程量，还能将建筑构件的3D模型与施工进度的各种工作（WBS）相链接，动态地模拟施工变化过程，实施进度控制和成本造价的实时监控。

据法国知名建筑公司圣戈班集团统计，3D打印技术可以为企业节省大约60%的劳动时间和80%的劳动力。通过3D打印技术，还可实现建造过程的结构优化，有效控制建筑废料的产生，降低对环境的影响。设计师利用3D打印技术还可实现更为复杂的设计理念，有助于建筑设计更富创造性。

3D打印建筑市场潜力巨大，据联合国人类住区规划署（人居署）数据显示，到2030年全球大约将有30亿人需要改善住房环境，这意味着每天全球需要新建9.6万套住房。面对巨大的市场需求，迫切需要一种成本更低、建筑效率更高、安全性更强的建筑模式。据专业机构报告显示，全球3D打印建筑市场规模到2027年将达到5.21亿美元，年复合增长率接近25%。欧洲数字建筑领域专家格蕾丝·爱丽丝表示，3D打印建筑技术正以日新月异的速度发展，将带动建筑领域的自动化和数字化，为当前住房短缺和劳动力紧缺的全球性难题提供解决方案。

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根据 的了解，近日，ASTM 国际增材制造卓越中心 (AM CoE) 和创始行业成员正式宣布启动 AM CoE 材料数据和标准化联盟 (CMDS) 计划。 ASTM CMDS 的使命是将代表整个 AM 价值流的各行各业的关键组织聚集在一起。

CMDS特别侧重于确定开发生成机器无关材料数据的方法所必需的关键过程-结构-属性关系。CMDS 将管理一个高谱系数据共享数据库，联盟成员将使用该数据库来开发工具，例如基于物理/概率模型的工具，以及支持新 AM 应用、材料和技术的快速认证所需的数据分析，以及实时质量保证以扩大增材制造生产。

CMDS
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 高质量共享数据

在行业成员的指导下，并通过与主要监管机构和其他政府机构协调，CMDS 每年将选择感兴趣的材料和应用特定属性（例如静态、循环、热、腐蚀）发布项目，并执行各种项目，最终支持标准和数据集的开发。研究成果和经验将通过 ASTM 相关委员会（如 F42）制定的新 AM 标准和规范提供信息，以推动整个行业的一致性，创建具有属性的和改进的材料规范和基于稳健数据集的结构要求。

CMDS数据集合-粉末床金属熔融3D打印
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联盟成员将就增材制造材料数据生成要求的标准化进行合作，并将创建和管理共享的“参考”数据集，以加速增材制造技术的认证和更多采用。该联盟由 21 个创始成员组成，其中包括：Accurate Brazing，AddUp（属于米其林），ASTM 国际，奥本大学，BeamIT/3T-AM，波音，Desktop Metal,Element Materials Technology，EOS，Edison Welding Institute (EWI)，Fraunhofer 弗劳恩霍夫IAPT，Gasbarre 热处理系统，GE增材制造，吉凯恩增材制造，海克斯康制造智能公司，惠普公司，MTC，Morf3D，美国国家航空航天局 (NASA)，雷神，Sigma Labs

CMDS创始成员
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 材料数据和标准化联盟

材料数据与标准化联盟 (CMDS) 使来自整个增材制造生态系统的各种规模的公司能够协作标准化材料数据生成的最佳实践，以及创建、管理和管理加速工业化和全面采用所需的数据增材制造技术。

CMDS数据集合-粘结剂喷射金属3D打印
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AM CoE CMDS 与成员协调并在监管机构的投入下，将通过标准化加速采用 AM 技术：

为创建强大的 AM 材料数据集建立要求并开发最佳实践

• 专注于理解关键的流程-结构-属性关系
• 确定可变性的关键来源并量化敏感性
• 确保样本生成数据与零件生产之间的联系
• 建立评估现有材料数据集质量和谱系的指南

资助研发项目，创建共享的高度纯正的参考材料数据集

• 生成与机器无关的数据集以支持基于流程的标准
• 建立基于材料结构确定数据等效性的方法
• 可信数据集支持先进的基于物理、概率和 AI/ML 人工智能建模工具，用于流程优化和快速认证
• 成熟的实时质量保证，使用现场数据改进缺陷检测/预测

人工智能赋能3D打印
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维护安全的会员专用数据管理系统

• 优化整个材料数据生成工作流程以实现自动化和互操作性
• 合并通用数据字典、数据交换格式和谱系标准
• 实施 FAIR 原则（可查找性、可访问性、互操作性和重用）
• 最小化数据处理成本（捕获、摄取、管理、分析、学习）

将经验和联盟批准的材料数据传输给 F42 标准开发委员会

• 通过行业提高材料数据生成的驱动一致性，确保数据的可比性和可组合性
• 基于稳健数据集的具有属性和结构要求的改进的增材制造材料规范

加入 AM CoE CMDS 的 5 个理由

1. 利用来自 AM CoE 的研发和材料数据集创建专业知识。
2. 标准开发、工业、学术界、政府和研究组织之间的独特、首创的直接关系。
3. 与 MMPDS（与 ASTM 的 MoU）、CMH-17、NIST 和其他国际影响机构密切合作，为联盟提供材料数据生成要求和数据缩减方法的指导。
4. 直接访问和影响 ASTM 和其他外部资助的研究项目的机会，这些项目的重点是开发材料数据和知识，这些数据和知识将影响各种监管机构的未来行业标准和要求。
5. 能够通过数据驱动的 AM 标准对您的供应链产生积极影响，同时为企业保留独特的角色。

 价值主张

• 共享资金模型为材料数据提供至少 10:1 的投资回报率。
• 多种材料和 AM增材制造模态工作流为成员AM增材制造应用提供了更多机会。
• 使用联盟批准的指南推动整个行业一致的数据生成实践，并确保成员数据的广泛接受和增加的可信度。
• 联盟驱动的高效数据管理和处理工具以及自动化数据工作流程可降低总体数据集生成成本。
• 根据材料数据等效标准，能够以最少的新测试要求快速鉴定和购买新技术（机器、原料等），并提高数据集的可比性和潜在的可组合性。

CMDS 利用组合资源实现模型辅助快速认证 (MARQ) 的共同愿景，使用“共享”高质量数据集来支持建模、仿真和实时质量保证工具的开发和验证。

创成式设计软件
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根据GE增材制造，作为一家提供从原料到成品零件的整个增材制造生态系统的公司，GE认识到开发高度纯正的材料属性数据集的重要性。通过共同定义材料表征的通用方法，GE希望推动对整个增材制造行业的进一步了解和扩展。

增材制造发展阶段
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根据波音，CMDS的集体增材制造专业知识提供了推进增材制造行业所需的广阔视野，并推动实现持续采用所需的共同增材制造标准。

根据雷神，CMDS将工业、学术界和政府团队联系起来，以加快增材采用的道路，将增材制造从具有重大应用方面的各种障碍的工艺转变为广泛使用的标准制造工艺。各个成员通过贡献各自的经验以及多样化的研究和数据，以帮助创建标准和必要的资格认证方法。

增材制造检测与认证挑战
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CMDS 的 AM CoE 合作伙伴是 ASTM International、NASA 和奥本大学。CMDS这个由会员驱动的联盟旨在加强 AM CoE 的核心使命，即研究标准 (R2S) 填补标准化空白，同时支持访问高质量的数据集。

 数据之上的标准，标准之上的产品

“一流的企业做标准，二流的企业做品牌，三流的企业做产品”，这句话放在数字制造时代已焕发出新一重的意境，根据 的市场观察，对于许多公司而言，数字化和自动化是增材制造进一步发展的关键。因此，越来越多的制造商依赖基于云的解决方案，并将各种算法集成到他们的 3D 打印解决方案中，以充分发挥该技术的潜力。那么这将势必使得数据、标准、产品之间的联动变得更为密切，标准、品牌影响力、产品性能之间的界限将变得愈加模糊。

对于金属3D打印设备厂商来说，CMDS 的创始合作伙伴中包括EOS, GE, AddUp(米其林旗下） Desktop Metal,惠普-HP; 对于金属粉末制造商来说，CMDS 的创始合作伙伴中包括GKN; 对于软件企业来说，CMDS 的创始合作伙伴中包括海克斯康，Sigma Labs；对于研究机构来说，CMDS 的创始合作伙伴中包括德国的Fraunhofer弗劳恩霍夫，英国的MTC。这些创始合作伙伴企业通过共享数据，加速标准制定，在标准的基础上进一步强化其产品的竞争力，这将为行业话语权奠定更为坚实的基础。

数据与标准不仅仅催生更为普适性的产品，还将强化人工智能的学习能力，未来几年，机器学习在制造商生产过程中的使用将继续增加。到 2028 年，全球人工智能和高级机器学习市场预计将达到 4713.9 亿美元，增长率 (CAGR) 为 35.2%。作为数字化过程本身，3D 打印是工业4.0 的一部分（延伸阅读，请参考《3D打印与第四次工业革命》），因此是机器学习等人工智能越来越多地成为优化价值链的重要组成部分。人工智能 (AI) 能够在很短的时间内处理大量复杂数据，这就是为什么AI作为决策者变得越来越重要的原因。

第四次工业革命：控制论+系统论+信息论
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对3D打印发展趋势有一个坚定的看法，那就是3D打印机与生产线的结合将迎来一个新时代：有一天，会出现雨后春笋般的小型工厂，这些小型工厂像社区一样更靠近消费者，工厂的运转通过软件管理，可以按需打印零件，而无需起订量的要求。这个新时代的新意不仅在于制造方式与商业模式的变化，更重要的是可以设计出比过去更轻、更便宜和更高效的零件，而在此基础上，市场的竞争规则也将发生巨大的变化。

美国总统拜登于2022年5月6日在辛辛那提正式揭幕AM Forward（增材制造前进计划），美国将实施两党创新法案 (BIA) 将把3D打印-增材制造等重要的新技术交到全国各地的企业家和公司手中——提高美国制造商的生产力和弹性，同时降低美国家庭的成本。

为了提升企业采用3D打印-增材制造技术，AM Forward（增材制造前进计划）提到了支持制定行业标准：由于3D打印需要不同的标准和工艺认证，美国商务部将通过美国国家标准与技术研究院 (NIST) 进行测量科学研究，以克服广泛使用金属基材料的关键障碍。增材制造，做为新的高优先级标准开发技术基础，并通过在 ASTM 国际、国际标准化组织 (ISO)、美国机械工程师协会 (ASME) 和其他机构内领导标准制定，将这些结果传播给 AM Forward 参与者。

数据-标准-产品的联动关系在3D打印-增材制造方面将体现的愈发明显，也对企业提出了新的能力要求与挑战。

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Additive Manufacturing Conference增材制造国际会议 (ICAM) 是 ASTM AM CoE 的旗舰活动，每年举行一次。这是一个交流关于增材制造材料和组件的想法的论坛，重点是行业标准、设计原则以及资格和认证标准。ICAM国际会议设计有多个专题讨论会，吸引了来自增材制造所有适用领域的利益相关者。

© ASTM增材制造年会ICAM

观看ICAM回放，请登陆https://amcoe.org/icam2021，折扣优惠码3DSV

材料表征、成本、新材料开发

ICAM 2021 的主题涵盖了从 3D 打印塑料、AM 增材制造原料表征、AM 材料机械测试和电子3D打印到航空、国防、医疗、能源、建筑等领域的所有应用。

 探讨材料的关键挑战

增材制造材料是3D打印产业化的关键挑战，在ICAM大会期间，与会专家进行了深入的关于原料的挑战讨论，专家来自于Carpenter增材制造、托莱多大学、均匀实验室、EOS、SpaceX

从左到右：Ben Ferrar，Carpenter Additive；Behrang Poorganji，托莱多大学；Adam Hopkins，均匀实验室；Ankit Saharan，EOS 北美；Kiley Versluys，SpaceX

增材制造-3D打印作为典型的数字化制造技术，从设计到生产再到质量保证（QA）的整个工作流程中都运转着海量的数据。增材制造设计的复杂性与材料、生产参数、质量要求等众多因素相互依存，面对巨大的复杂性，如何激发增材制造技术的潜能，使之成为一种用于生产的制造技术？材料成为关键的讨论话题。

Uniformity Labs 均匀实验室的首席执行官 Adam Hopkins 认为，当今 AM 增材制造原料面临的最大挑战是材料标准和属性数据，以及与3D打印机和参数之间的相关性。增材制造实际上很复杂，数控加工等技术已经达到了增材制造所没有的可靠性水平，这仅意味着增材制造的过程控制尚未到位。

Adam Hopkins的论点是业界需要改进材料的规格，目前粉末的规格很简单，需要更多的细节。业界需要的是可靠的粉末、正确的规格、正确的参数、正确的机械性能，而且这一切都必须在环境参数中正确设置。

尽管增材制造技术在实现批量定制化生产以及实现复杂设计方面独具魅力，但该技术在制造业中的应用仍受到诸多阻力，不利因素包括：速度和最终零件的质量或需要进一步的投资才能匹配该技术，企业出于财务方面的考虑等。

SpaceX金属增材制造开发首席工程师Kiley Versluys 认为粉末成本是 AM 增材制造原料的最大挑战，因为如果粉末昂贵，这会使其他一切变得更加困难。但他也表示，总成本是这一重大挑战的另一部分，因为一旦开始扩大规模，增材制造将真正进入到与铸造等技术竞争的轨道，这就要求降低成本，以及质量一致性成为关键的挑战需要去克服。

举例来说如果粉末起价为每公斤100美元，那么这意味着还没有购买3D打印机就已经花了很多钱。随着规模的扩大，如果所购买的5%的粉末最终生产的零件是不合格的，这将是一笔巨大的运营沉没成本。在制造业，成本非常重要。

托莱多大学研究教授兼先进制造主任强调了专注于材料表征和测量技术的立场，这里的挑战是确定对粉末质量至关重要的因素。粉末中有很多因素需要处理，包括化学性质、粒度分布、流变学特征、电荷、铺展性和流动性等等，如何解决这个“变量矩阵”？如何标准化测量技术并找到这些特性与最终性能之间的关系？像 ASTM 这样的组织与工业界、学术界和政府合作，可以帮助更好地确定要求是什么。

EOS北美金属技术高级经理 Ankit例如消费品行业以及可再生能源Saharan 认为，AM增材制造面临的最大原料挑战是新材料，因为就规模而言，还有很多其他行业增材制造没有涉及，目前很多行业所使用的合金并不是为增材制造过程设计的。

因此，除非行业真的开始专注于可以做些什么来创造新材料以使更多的应用成为可能，否则将仅限于现在的行业应用中。

 合作应对材料挑战

增材制造设计的复杂性与众多因素相互依存，如材料质量将影响零件性能，从而影响设计决策；生产参数将影响质量保证，而质量保证要求将反映在那些设计决策中……等等。

一个行业共识是，原始设备制造商和粉末制造商之间需要合作，以正确定义这些参数。不过最终用户必须参与进来，而且角色或许是最重要的。如果要思考为什么材料特性和定义的责任可能在于最终用户，而不是实际制造原料的厂商。这其中的一个逻辑是说到规范，什么是好是坏，这是最终用户决定的，包括对机械性能的要求，或者蠕变，或者化学反应。

最终产品的性能是需要考虑的因素，很多时候用户有好的粉末但参数表征不到位，最终得到一个糟糕的产品；也有很多时候，用户有好的粉末但加工参数配合的不对，最终得到一个不合格的产品；也有很多时候，用户用好参数得到一个好的产品，但粉末成本太高，调整、可扩展和创新的空间就很小。

根据 的市场观察，如何确定更加优化的加工参数，国际上已经开始出现基于人工智能的解决方案。毫无疑问，人工智能需要与增材制造协同工作。但阻碍人工智能技术与增材制造相集成的挑战之一是数据。3D打印的高度复杂性催生了对于人工智能技术的需求，但这需要大量的数据来保证机器学习算法能够进行正确的“学习”，最佳的优化需要最佳的数据集，然而增材制造领域中的数据获取、管理仍存在挑战。

在这方面，ASTM与Americas Makes 已经有所行动，他们合作推出增材制造数据战略指南，该指南指出了增材制造（AM）数据的差距、挑战、解决方案和行动计划。ASTM在增材制造数据战略指南中提出了创建一个健全有力的增材制造数据生态系统，以此推动3D打印进入指数级增长态势。

尽管人工智能和增材制造之间有着完美集成与匹配的天然基础，但距离实现这一目标还有很长的路要走。能够激发人工智能潜能的要素是数据，然而获取增材制造过程中的海量数据，将人工智能正确集成到增材制造过程中，这一领域中的相关利益者之间的标准化和协作都是必要的。

谈到材料特性，的确这并非是一个孤立的课题。目前还难以通过要生产什么样的零件来确认所需要的大致什么样的材料特征。零件生产商（例如服务商）需要对传入的材料进行哪些关键测试，以及需要哪些设备来执行这些测试，这些都是困扰业界的问题。

 基础研究的重要性

这其中基础研究的重要性正在显现，业界将回归基础并找到重要的东西。也许可以找到更好的控制湿度或氧化的方法，这对铜来说更为重要，这中回归基础的需求将开始渗透到其他材料中，将把制造者带回科学，试图了解什么是真正重要的。

根据ACAM亚琛增材制造中心，3D打印-增材制造的发展将推动数字材料技术进步，多材料打印的进步，确保大幅减少增材制造新材料设计、开发和取得资格所需的时间和成本。该领域包括开发新的和新颖的计算方法，如基于物理及模型辅助的材料性能预测工具；开发对计算机预测进行验证所需的通用基准数据，以及针对材料性能表征的新思路，有助于为每一个新的增材制造材料-工艺组合开发设计循环。

在这里，科研带来更开阔的视野与对挑战本质的理解。

例如在减材制造中，6061铝主要用于加工，这是一种很好的材料，价格低廉，易于加工，并且提供了不错的零件性能。当将这种材料用于3D打印-增材制造加工的时候，这种材料变得不那么可靠或可重复性降低。实际上，业界通常着眼于难以可靠打印的材料，如果在这种材料的基础上建立标准，这比新材料可能解决的问题更大。

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2021年， 与ASTM AM CoE签约达成战略合作，作为ASTM增材制造CoE在中国的培训沟通方面的官方合作伙伴。
ASTM线上培训的目标是提供全面的增材制造教育和培训，同时不断融入新的内容来响应行业需求并推广标准化、认证和 AM CoE 卓越中心合作伙伴的专业知识。

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参加ASTM卓越中心增材制造方面的在线培训，可直接登陆https://amcoe.org/ewd，选择您感兴趣的培训，在线付费和参加培训。

参加ASTM卓越中心金属粉末测试能力认证，可直接登陆https://amcoe.org/ptm-metal-powders，在线付费申请参加。

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权威证书培训与认证

ASTM线上培训的目标是提供全面的增材制造教育和培训，同时不断融入新的内容来响应行业需求并推广标准化、认证和 AM CoE 卓越中心合作伙伴的专业知识。

培训系列的特点是线上进行，培训内容结合了ASTM卓越中心合作伙伴（包括FAA,FDA,NASA等）的综合专业知识和资源，课程具多样性和可访问性，并包含了重点认证途径的介绍，在此基础上不断纳入新的内容，包括技术进步、标准以及资格和认证实践等。

ASTM培训系列欢迎增材制造行业的工程师、管理者、大学学生参加，需要具备优秀的英语听写能力。证书系列培训所相关联的考试内容为英文，通过考试后可获得ASTM颁发的权威证书。

此外，ASTM推出了金属粉末测试能力认证，欢迎企业及科研机构参加。

如何参加ASTM增材制造证书系列线上培训？

通识培训：登陆ASTM增材制造培训网站：https://amcoe.org/ewd，或登陆https://amcoe.org/personnel-certificate-programs，点击Personnel Certificate Programs，注册付费后可以在线参加ASTM的增材制造个人通识培训（课程可重复播放）；

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安全培训：点击Additive Manufacturing Safety Certificate Course，（当前网址链接为https://amcoe.org/events/amsafetycourse2，本链接随着培训期次变更会变化，请以从https://amcoe.org/ewd登陆为准）注册付费后可以在线参加ASTM的增材制造安全培训，课程可重复播放。考试通过后获得ASTM CoE颁发的证书。

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设计培训：登陆https://amcoe.org/events/designcertificate，注册付费后可以在线参加ASTM的设计培训，考试通过后获得ASTM CoE颁发的证书。

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如何参加ASTM金属粉末测试能力认证？

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能力进阶

ASTM的增材制造通识培训-证书系列 >>

ASTM增材制造个人通识培训-证书系列

Additive Manufacturing General Personnel Certificate Course

ASTM增材制造个人通识培训证书课程由 8 个模块组成，涵盖了 AM -增材制造流程链的通识内容。为了给参加者提供灵活性，课程安排为每周学习两个模块，以在一个月内完成整个课程。

本课程为参加者提供与常见 AM-增材制造实践相关的核心技术知识（内容为英文），作为通过 ASTM AM CoE 增材制造卓越中心获得专业 AM -增材制造证书的基础和先决条件，学员将在课程完成后完成多项选择题考试，在线考试（考试内容以英文呈现）通过后获得ASTM颁发的证书（英文）。

无论是刚刚进入 AM-增材制造领域，还是已有增材制造经验并希望提高自身的知识并保持相关性，ASTM增材制造个人通识培训证书课程推适合技术人员、经理、工程师以及来自政府机构、行业和学术界的具有任何级别的个人。这门课程的优势包括：

- 获得涵盖整个增材制造工艺链的核心基础技术

- 凭借全球公认的 ASTM AM CoE 颁发的符合 ASTM E2659-18 的证书在行业中脱颖而出

- 规划您自己的道路：本课程是获得多个基于 AM CoE 证书的第一步- 每个模块都由来自学术界、工业界、国家实验室和监管机构的专家讲授

注意事项：

1 授课与考试都以英文进行；

2 由于时差原因，集中答疑时间可能与中国时间刚好是白天与半夜，因时差原因错过，可通过重复播放在线视频来弥补；

3 培训费包含考试费，考试为在线考试；

4 在线付费或包括早鸟优惠，和ASTM会员优惠。无论是否享受这些优惠，输入优惠码3DSV可享受再次优惠；

ASTM增材制造安全培训-证书系列>>

ASTM增材制造安全培训-证书系列

Additive Manufacturing Safety Certificate Course

ASTM增材制造安全课程提供有关增材制造过程中要考虑的安全问题的知识。课程涵盖适用于增材制造的不同监管标准和规范。提供了有关如何将这些标准应用于您的设施的指导。课程中确定了一些最相关的标准，以及如何专门用于保护使用增材制造技术的员工安全。课程包含以下情况下需要考虑的许多安全要素和最佳实践的知识；1) 建立您的 AM 增材制造设施，2) 处理 AM 增材制造材料，3) 执行后处理，以及 4) 响应紧急情况。

ASTM增材制造安全课程旨在为如何最好地保护 AM-增材制造设施中的用户、工程师和管理人员提供指导。企业中负责环境、健康和安全方面的经理可以通过培训来帮助他们满足 AM-增材制造安全需求，了解如何满足AM-增材制造的所有不同监管标准和规范。

该课程对来自政府机构、企业和学术界的具有任何级别的 AM-增材制造经验的个人开放

通过这门课程您将获得：

- 了解增材制造安全和安全实践的应用

- 通过考试后，可获得通过全球公认的 ASTM （AM CoE-增材制造卓越中心）颁发的符合 ASTM E2659-18 的证书在行业中脱颖而出

- 规划您自己的职业发展道路：本课程是迈向多个基于 AM CoE 角色的证书的一步

注意事项：

1 授课与考试都以英文进行；

2 由于时差原因，集中答疑时间可能与中国时间刚好是白天与半夜，因时差原因错过授课，可通过重复播放在线视频来弥补；

3 在线付费或包括早鸟优惠，和ASTM会员优惠。无论是否享受这些优惠，输入优惠码3DSV可享受再次优惠；

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ASTM增材制造设计培训-证书系列

Design for Additive Manufacturing Certificate Course

增材制造设计培训课程-证书系列，提供增材制造基础知识、设计方法和技术、设计技术概述以及运用这些知识的实践。培训内容包括 AM增材制造设计的范围和驱动因素、设计创意示例、零件整合方法、创成式设计方法、材料选择、设计规则和详细设计以及设计标准。该课程适合设计工程师、增材制造工程师、增材制造管理者参加。

课程参与者将在完成本课程后了解增材制造设计的原则以及将设计转换为零件的过程；了解产品生命周期和制造过程链在 AM 增材制造设计中的作用；探索产品架构和替代架构的探索，以支持设计创意和零件整合，同时获得将设计规则应用于 AM增材制造详细设计的经验；获得使用商业 CAD 和创成式设计软件套件时的主要考虑因素。

为期 2 天的课程之后将进行在线考试，该考试将在培训活动 2 周后进行。成功完成课程并通过考试成绩后，参与者将获得ASTM增材制造卓越中心颁发的“ASTM Design for AM Certificate”证书。

成功完成本课程后，学员将获得以下成就：

1. 了解 DfAM 增材思维寻求利用 AM 增材制造流程的独特功能

2. 确定 AM 增材制造流程的局限性以及如何设计以满足它们

3. 了解 DfAM 与传统制造工艺设计思维之间的差异

4. 了解 AM 增材制造如何影响典型的工程产品开发过程

5. 理解增材制造工艺链以及如何确保满足设计要求

6. 探索 CAD 和设计技术以及它们如何应用于 DfAM增材思维设计

7. 了解设计规则如何帮助设计师改进零件功能，同时避免 AM 增材制造工艺限制

8. 了解如何将设计模型转换为制造计划

9. 了解 AM 增材制造过程模拟仿真软件的功能和用途

10. 了解设计和数据标准

注意事项：

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ASTM增材制造金属粉末测试能力认证-认证系列

Additive Manufacturing Powder Metallurgy Proficiency Testing Program

ASTM增材制造金属粉末测试能力是一个全新的计划，帮助改进您在增材制造行业对粉末冶金的测量技术。通过 ASTM 国际标准来测量金属粉末特性，粉末冶金、增材制造和其他相关行业的人员将受益于这项由 ASTM 委员会 B09在金属粉末和金属粉末产品的专业度和 F42 增材制造技术委员会在增材制造领域的专业度。

该认证以年费形式收费（相信参考每年度的手册），每年进行两次，为每个测试周期提供不同的商业样品。参与测试的企业实验室或研发机构将接收ASTM发送过来的粉末样品，以根据ASTM标准测量和分析表观密度、流速、粒度和其他特性。随后企业或研发机构将测试报告提交到ASTM，ASTM根据测试结果评估企业或研发机构的测试能力。

注意事项：

- 付费形式为在线付费，输入优惠码3DSV可享受折扣优惠

除了以上培训与认证，ASTM增材制造卓越中心还提供形式多样的研讨会或论坛，欢迎参加，参加形式为在线，登陆https://amcoe.org/ewd，选择您计划参加的研讨会或论坛，输入优惠码3DSV可享受折扣优惠。

I Snapshot Workshops

Snapshot Workshops 快照研讨会旨在提供对整个 AM 增材制造价值链的总体了解，涵盖 AM 增材制造流程中的不同元素、各个行业的 AM 增材制造应用、AM 增材制造标准化中存在的差距以及填补这些差距的研究需求。 快照研讨会每年与 ASTM F42 标准委员会会议一起举办两次。 该研讨会由来自工业界和学术界的主要专家主持，同时也是讨论最新标准制定活动的平台。 研讨会的主题是根据 AM 增材制造利益相关者、以前的参与者的反馈选择的。

I Specialty Workshops

Specialty workshops专业研讨会提供对特定主题的更深入了解。 涵盖的主题既是技术特定的，也是行业特定的。 该研讨会从技术专家那里收集关于差距、痛点的见解，确定机会并提出开发解决方案的方法。 专业研讨会的预期成果之一是制定可导致标准制定的战略指南。偶尔停下来，看看风景，看看这个世界，看看身边的人！

I ICAM

Additive Manufacturing Conference增材制造国际会议 (ICAM) 是 ASTM AM CoE 的旗舰活动，每年举行一次。 这是一个交流关于增材制造材料和组件的想法的论坛，重点是行业标准、设计原则以及资格和认证标准。ICAM国际会议设计有多个专题讨论会，吸引了来自增材制造所有适用领域的利益相关者。该活动可通过https://amcoe.org/ewd选择Additive Manufacturing Conference，注册付费成功后在线播放。

l 备注：

- 选择您计划参加的以上项目，输入优惠码3DSV可享受官方给予的折扣优惠。在线付费为美元。（国内信用卡可用）。

- ASTM增材制造卓越中心所颁发的证书为全球范围内统一标准证书，证书为英文政府，本文所列举的项目为在线形式，内容均以英文形式进行，要求参与者具备大学英文水平。

- ASTM增材制造卓越中心的培训与在线研讨会系列还在丰富更多内容，本文所列举的为发稿时当前情况，请关注https://amcoe.org，以获取即时内容更新。最新内容以ASTM增材制造卓越中心的官方网站公布为准。

- 若本文所显示的网址链接发生变化，请在https://amcoe.org网站搜索关键词（例如Additive Manufacturing Powder Metallurgy Proficiency Testing Program）查找您所关心的项目。

- 获取权威证书，更多即时信息或资料下载，请申请加入 ASTM学习QQ群876292187.

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Fraunhofer ILT专注于选择和鉴定可用于专门监控 LB-PBF 系统状况的成像传感器技术。最后，研究所将从这些数据中为最终用户得出降低成本的建议。

多扫描器 LB-PBF 系统的光学系统
© 亚琛Fraunhofer ILT研究所

让设备运行更健康，让维护更轻松

通常，新技术的突破只有在标准化后才会出现，因为遵守这些标准会激发用户的信心。自 2009 年以来，ASTM International——120 多年来领先的国际非政府标准化组织之一——一直在 通过其F42 委员会领导增材制造的标准化。

此外，ASTM International 于 2018 年成立了增材制造卓越中心 (AM CoE)，作为 ASTM 与政府、工业和学术界代表之间的合作伙伴关系。AM CoE 旨在通过开展短期和有针对性的研发项目，以及提供培训、认证和咨询服务来加速 AM 标准化。（关于在中国如何获得ASTM通识培训、安全培训、金属粉末检测标准培训及证书，请加入文后注明的 QQ群下载ASTM培训相关的群文件）

ASTM的标准开发合作是全球化的，允许全球所有组织提交解决 AM 标准化差距的提案，并获得 ASTM 的支持。德国亚琛Fraunhofer ILT 在 LB-PBF 方面的杰出专业知识基于其引领了25 年的增材制造发展，如今使Fraunhofer ILT 能够将专业知识与数字技术相结合，在完成 ASTM 研究与创新执行部门 (F42.90.05) 的提案评估后，Fraunhofer ILT 被选为标准开发项目合作伙伴。

 标准化和简化维护

LB-PBF 系统的监控在整个过程中起着非常重要的作用，因为相应系统的高精度、磨损敏感和昂贵的光学器件对清洁度提出了很高的要求：使用非常细的金属粉末，光学系统可能会受到加工过程的污染。因此，作为预防措施，它们必须定期清洁。

此外，LB-PBF 中使用的光学系统数量的增加和更高的激光功率具有加重的影响。根据 的了解，光学系统的负载、故障概率和维护工作量都在增加，而当前用户仍然必须根据前几代系统的经验来应对维护指南，这对昂贵设备的健康维护是具有挑战的。

根据与ASTM的合作，亚琛的Fraunhofer ILT 研究所将在 2021 年底之前制定准则，以标准化和简化 LB-PBF 系统的维护和服务。

目前，制造商当前的维护指南通常过于保守，与历史悠久的其他制造技术相比，当需要确定维护周期时，目前没有或只有一个相对较小的数据库可作为决策依据，因此，用户会过早更换组件并增加运营成本，因为非生产性停机时间和备件消耗都会增加成本。

未及时维护的防护窗图像
© 亚琛Fraunhofer ILT研究所

亚琛Fraunhofer ILT 现在专注于选择和验证用于监控 LB-PBF 机器的高负载光学系统的成像传感器技术。此外，Fraunhofer ILT 还为该技术的最终用户提供建议，旨在通过使用有关系统实际状况的改进信息，帮助最终用户独立评估光学系统的状况并计划维护周期。这些周期将不再基于主观感知或经验，而是基于真实数据。这意味着维护不太可能过早或过晚进行，而是更接近正确的时间。这应该会显着降低最终用户的成本。

 基于 ATA 的状态监测作为决策最佳实践

通过标准化，亚琛工程师希望最终用户能够轻松快速地生成自己的数据库，从而更轻松地对数据进行正确分类和解释。目标是建立标准化的决策最佳实践，向最终用户推荐何时以及如何进行维护或校准。根据 的了解，亚琛Fraunhofer ILT 正在为最终用户提供建议，以简化他们使用具有成本效益的成像传感器技术对 LB-PBF 系统中的光学系统进行状态监测的过程。根据这些数据，用户可以就是否需要维护做出明智的决定。亚琛Fraunhofer ILT 的目标是标准化状态监测，减少以前花在维修和维护光学系统上的时间。

© 亚琛Fraunhofer ILT研究所的futureAM下一代增材制造项目

© 亚琛Fraunhofer开发的“边飞行边加工”概念的大型零件增材制造技术

亚琛是全球范围内增材制造研究的高地，亚琛Fraunhofer ILT, 亚琛Fraunhofer IPT，亚琛工业大学等研发资源为基础还成立了亚琛增材制造中心ACAM，ACAM集中亚琛的优势资源推动增材制造认证、联合研发、培训教育、产业孵化等多方面的发展。

© 亚琛ACAM增材制造中心

从亚琛在增材制造领域的强大竞争力中受益，解锁增材制造复杂奥秘，关于Fraunhofer、ACAM引领增材制造产业化前沿技术发展的更多领先进展， 将展开持续介绍，敬请保持关注！

l 文章来源： 内容团队

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这八个项目涉及到ASTM 增材制造卓越中心(AM CoE)的高优先级标准化研究领域，包括设计、数据、建模，原料、过程、后处理、测试和鉴定。每个项目都将填补由ANSI / America Makes发布的AMSC（增材制造标准化协作）路线图中列出的一个或多个标准化空白。

集成点阵夹芯结构的薄壁整体叶盘。来源：Fraunhofer

填补多个标准空白

 评估金属增材制造点阵结构

奥本大学将开发一种标准试样设计，用于评估压缩载荷下金属增材制造中的点阵结构。3D打印点阵结构在骨科植入物、结构减重等领域具有应用潜能，这项工作将提高金属3D打印点阵结构的可靠性。

l 挑战

点阵结构的性能通常是相对密度、固体成分和晶胞结构的函数。设计、晶胞的数量以及它们相对于载荷方向的方向会影响到点阵结构的机械性能。晶胞大小和密集的晶胞也是关键因素，控制晶胞大小取决于调整其支柱和连接节点的厚度和长度，高重复密度意味着一个单位面积内有更多重复的胞元，从而形成复杂的较小晶格。

另外，晶胞表面光洁度和后处理对点阵结构的机械性能具有更大的影响。在许多骨科植入物应用中，点阵结构处于压缩载荷下，但是目前尚无标准可用于指定点阵晶格结构样品的整体几何形状、单位晶胞大小、数量、方向，晶胞表面光洁度等。因此，有必要制定一种标准的点阵设计，列出适当的可用标准以及如何进行抗压测试的指南。

l  受影响的标准化空白

D15：测试试样的设计（低优先级）

D16：验证功能渐变材料（低优先级）

FMP1：材料属性（高优先级）

l  解决方案

将开发用于准静态压缩测试的圆柱和立方样品的标准设计，用于对粉末床激光熔化3D打印技术生产的点阵结构进行压缩测试。该标准还将包括有关进行机械测试之前样品制备和其他考虑因素的信息。该工作将参考ASTM E9进行准静态压缩测试，并指出必须进行的任何更改或考虑。

 通用数据交换格式

应用技术开发商EWI将开发一种用于粉末表征的通用数据交换格式（CDEF）。这一标准将通过充当不同数据管理系统之间的链接，使得整个增材制造供应链实现有效的数据共享。

l  挑战

数据共享对于开发强大的增材制造数据生态系统至关重要。增材制造是一种数字化制造技术，数据贯穿于增材制造过程的始终，从初始的零件设计，到零件制造，再到后处理和检测，整个过程都受到捕获或解释数据的需求的影响。

增材制造数据与人工智能领域的机器学习算法结合，是开发预测工具的宝贵资源。预测工具能够根据设计的实验结果优化构建参数并改善增材制造流程。在增材制造流程中的数据无法快速、轻松、准确的被共享，会减慢增材制造技术的发展。

ASTM 目前正在使用多种数据管理解决方案，但它们之间没有标准的共享数据的方法，导致成本和工作量增加，原因是相关组织经常必须找到唯一的解决方案来解析从外部获得的任何给定数据集。为了实现数据共享并减少相关成本，必须开发并证明一种简单、可复制的实践标准，在不同组织之间快速准确地传输增材制造数据。

l 受影响的标准空白

ASTM增材制造数据管理和方案战略指南中确定的关键措施

l 解决方案

通用数据交换格式（CDEF）将设置一个使组织能够快速准确共享数据的标准。CDEF充当不同数据管理系统的链接；如果整个增材制造社区都使用CDEF，则不同组织之间只需要一个翻译器即可与系统之间进行数据传输。它指定描述增材制造过程的数据元素，过程中生成的数据集之间的关系以及这些数据集的唯一标识符。

以上标准将作为加速开发未来CDEF标准的模板。为了证明该解决方案的有效性，EWI将开发一种在其自己的数据管理系统和建议的标准格式之间的翻译器。

 聚合物粉末回收

英国MTC 将制定评估回收和再利用增材制造聚合物粉末的标准指南。该指南旨在提高使用循环回收的3D打印粉末进行生产的信心。

l 挑战

在粉末床增材制造中，任何未熔化或粘结的粉末都有可能在以后的生产过程中回收或再利用，从而降低成本和材料浪费。目前很多增材制造技术应用企业根据内部实践经验进行粉末的回收和再利用，但缺乏统一标准来评估回收粉末材料在进行3D打印时的质量、最佳实践，并为回收粉末材料对3D打印零件合格性的影响提供指南。

l 受影响的标准化空白

PC7：材料的回收和再利用（高优先级）

l  解决方案

该项目将评估行业中的现行做法、现有标准以及已发表的有关回收和再利用聚合物粉末文献。将通过比较粉末床系统中原始粉末3D打印样品和回收粉末3D打印样品的可加工性来评估这些做法。

 金属粉末回收

MTC还将领导一个制定金属粉末原料采样和回收策略指南的项目，该项目将确定目前用于取样和回收粉末原料的策略，并为这些策略对金属增材制造工艺、材料和最终用途的适用性提供指导。

l  挑战

目前，很多增材制造用户正使用多种策略进行金属3D打印粉末材料回收、再利用。这些策略制定时考虑的因素包括：材料类型、增材制造设备的设计，以及更重要的是3D打印最终应用。但这些回收策略是在个案基础上实践出来的，行业内缺乏金属3D打印粉末材料回收的真正共识。

金属粉末回收利用需要克服的挑战包括：1.什么是影响粉末质量的关键工艺变量；2.在粉末回收和再利用过程中如何测量和跟踪这些变量；3.将定义的回收和再利用策略与标准化术语系统结合起来；4. 定义标准化的采样策略，以确保粉末质量一致性；5.了解粉末批次何时达到其使用寿命；6.什么情况下应隔离或调节粉末批次。

l  受影响的标准化空白

PM5：金属粉末原料采样（高优先级）

PC7：材料的回收和再利用（高优先级）

l 解决方案

该项目将评估当前金属粉末回收和采样实践的优缺点和适用性，整理行业信息、已出版的文献和现有标准。该项目将制定有关如何实施回收策略的标准定义和最佳实践建议，概述在回收和再利用期间应控制的关键工艺变量和粉末质量参数。

该项目还将为已定义的回收策略提供有关采样策略。采样策略的作用是，确保可以对回收过程进行监控，从而进行质量控制并支持质量可追溯性。该项目将考虑ASTM B215中定义的抽样做法，并就如何收集代表性样本提供建议。该项目还将概述粉末制造商和增材制造用户可用来维持粉末质量的最佳做法。

 超小型拉伸样件

新加坡增材制造创新集群（NAMIC）新加坡制造技术研究所（SIMTech）将开发金属3D打印的标准超小型拉伸试样。这些试样将减少见证测试的时间和材料成本。

l 挑战

见证测试是一种通过测试在金属3D打印过程中与组件一起进行打印的样件，来实现质量监控的方法，常用于粉末床金属3D打印中。这些测试样件是3D打印零件进行机械性能测试的替代物。但基于当前标准所制造的测试样品所需材料量相对较大，增加了打印时间和材料成本，并减少了一次打印中可用于制造3D打印零件的构建空间。

l 受影响的标准化空白

FMP1：材料属性（高优先级）

PC3：设备运行状况监视（低优先级）

l  解决方案

更小体积的测试样品将在市售通用测试框架中进行测试。使用标准应变测量方法（例如夹式和视频引伸计）测试矩形测试样件的拉伸结果。其厚度和宽度公差范围也将建立。

 增材制造马氏体时效钢规范

NAMIC和新加坡科技设计大学（SUTD）将对马氏体时效钢进行研究。这项工作将为开发马氏体时效钢增材制造应用的材料规范提供基础。

l  挑战

马氏体时效钢具有高强度和高韧性，而不会降低延展性，具有良好的焊接性和尺寸稳定性。这些特性使马氏体时效钢成为汽车工业中的常用材料，可用于制造传动轴、齿轮、弹簧和重型变速器；在航空航天领域，马氏体时效钢可用于制造火箭和导弹的蒙皮；在体育产业中，可用于制造击剑、自行车车架和高尔夫球杆头。

增材制造马氏体时效钢的材料标准将提高市场接受度和可用性。

l  受影响的标准化空白

FMP1：材料属性（高优先级）

l  解决方案

该项目将确定行业要求，针对增材制造技术制定马氏体时效钢的标准，并开发技术数据支持这些需求。这项工作范围将通过工业调查以及对市场上可购买的马氏体时效合金和增材制造工艺进行机械测试来完成。

 孔隙表征体积可追溯性

NAMIC和新加坡A * Star国家计量中心将制定标准指南，用于指导粉末床熔化和粘结剂喷射技术制造的金属零件在进行无损检测时的体积可追溯性。该项目将评估这两种金属3D打印技术制造的组件，并为评估零件质量提供指导。

l 挑战

X射线计算机断层扫描（XCT）是金属增材制造组件无损检测的主要方法，用于提供孔径、形状和分布等详细信息。但是，在进行部件内孔隙的体积可追溯性的检测时仍然受到限制。为保证功能性金属3D打印零件的质量，需要增强零件密度和孔隙率的定量表征以及孔分布细节。

l 受影响的标准化空白

NDE3：增材制造零件无损检测的标准指南（高优先级）

l 解决方案

该项目将通过开发XCT的体积可追溯性方法，增强增材制造零件和质量保证的测试技术。

项目组将使用CT 和比重瓶测定方法，对粉末床熔融和粘结剂喷射工艺制造的金属3D打印零件进行检测，生成密度和孔隙率数据集，并将使用人工智能（AI）分析所得数据，以实现样品内孔隙率的体积可追溯性。

 粉末床熔融工艺参数的耐热测试

美国宇航局（NASA）和奥本大学将设计一系列测试组件和方法，来验证粉末床熔融工艺参数。这些测试样件将使得制造商能够合并具有挑战性的几何形状来确认参数集是否可靠，并在各种局部热条件下产生合适的零件质量。

l 挑战

在粉末床熔融工艺工艺的鉴定中，需要证明参数设置对热工况变化的容忍度。当前的过程通常应用一组固定的参数，而不考虑零件的几何形状和构建中的其他因素。一些制造商保留适用于外部轮廓或朝下表面的固定参数子集，但这些参数通常不适合局部热条件。

l 受影响的标准化空白

PC5：参数控制（中等优先级）

l 解决方案

该项目将通过热挑战构建验证由零件几何形状定义的极端工艺条件参数集。该项目将确认固定参数集对大多数零件几何形状都是可靠的，从而导致在各种零件几何形状上成功构建的可能性更高。

根据 的市场观察，ASTM 近日获得了第三轮融资，资金用于支持这些有助于加快增材制造标准的新研究。2019年10月，ASTM 获得了第二轮融资，并将这笔资金用于支持9个增材制造标准化研究项目，详细研究内容请参考《ASTM全方位推动ASTM增材制造卓越中心（CoE）加速标准化研究进展》。

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ASTM国际标委会与Americas Makes合作推出增材制造数据战略指南，该指南指出了增材制造（AM）数据的差距、挑战、解决方案和行动计划。

来源：ASTM

 巨量数据的机会与挑战

处理增材制造数据的关键是数据的可追溯性和捕获，增材制造数据分析以及与CAD系统的集成。增材制造价值链中数据管理的挑战主要在于设计/制造工程，增材制造生产和测试以及认证。

同样，增材制造数据面临的挑战包括难以定义产品特性，非标准传感器的数据扑捉，机器日志，数据加密，设计和仿真中材料定义的粒度等等。推进测试套件与增材制造设备的兼容性，机器与设计和仿真系统的集成以及增材制造设备过程数据的标准非常重要。

根据ASTM国际标委会总监Mohsen Seifi博士，增材制造（AM）数据生态系统发展中的一个关键和巨大的差距是如何轻松安全地生成、存储、分析和共享关键和重要数据。该战略指南试图解决一系列差距，提供解决方案和潜在的行动计划，希望参与AM数据生态系统开发并为标准化做出贡献的行业利益相关者和AM专家都可以使用该指南。

ASTM的另一个最新成果是在ASTM的增材制造技术委员会（F42）内成立了一个新的数据小组委员会（F42.08）。小组委员会将开发并执行价值流映射，以识别获得完整的数字线程理解所需的需求、流程、工具和机会。

根据 的市场研究，ASTM在增材制造数据战略指南中提出了创建一个健全有力的增材制造数据生态系统，以此推动3D打印进入指数级增长态势。

目前的共识是如下五个主题的工作需要尽快获得推动:

• 开发一个公共的增材制造数据指南
• 开发最小可行数据包
• 促进数据自动化获取的可行性
• 建立公共数据交换格式
• 建立跨行业数据基准以及价值流图谱

在数据的获取方面，目前的挑战是不同的测试工具提供商的数据获取方式，数据质量是不一样的。同样的数据在根据不同的测试方法测试后所呈现的结果是不一样的。另外还会有人工输入的数据所带来的错误。

在数据的管理方面，目前针对不同的3D打印设备所制造出来的零件没有系统化的数据标准来进行跨设备的结果比较。这使得标准化的工作也充满阻力。

由于增材制造的数据量十分浩大，如何管理后台支持数据，如何提供一个高效的基础设施来有效管理、分析这些数据是十分重要的。

在数据的安全性方面，如何保护和追溯数据，以理解在制造的每个过程中所发生的各个加工因素的相互作用是必要的。另外，还需要考虑如何在分享分析数据的同时考虑到数据的保护，分享数据可以提高合作，然而保护数据同样重要，这其中需要一个清晰的方法来推动双边的发展。

数据的分析方面，需要建立数据与零件性能的相关性，如果数据不能预言真实世界的加工结果，那么数据将是无效的。当然增材制造所产生的数据是巨量的，如果去伪存真，如何甄选出对加工结果有分析价值的数据流，这需要一个公共的指南来指导业界进行数据优化。

数据的应用实践方面，ASTM的增材制造数据工作小组将确定MVD(最小可行数据包）从而界定那些数据是必要的对增材制造加工结果起决定作用的数据。

总体来说，建立数据与产品结果之间的数字关联，如何将粉末特性、机器条件和加工参数相结合，理解这些因素如何影响最终零件的机械性能是必要的，也是赋能通过3D打印技术开发新材料，新产品的路径， 认为这一切需要结合大量的数据，在算法与人工智能的基础上完成。

在这方面，德国亚琛已经率先而行，欧洲5G工业园区于2020年5月12日启动了5G网络，通过将近1平方公里的面积，19根5G天线和每秒10G比特的带宽，亚琛开始运行欧洲最大的5G研究网络。可以说欧洲5G工业园区正在创建一个全球范围内独特的生态系统，以研究、开发适应5G的工业4.0技术。

认为，不久的将来，3D打印的PK将进化成数据与人工智能的PK，那时候某种意义上，拥有制造数据的企业是幸福的，拥有基于人工智能软件的企业是幸福的。

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