ISO/ASTM 52900¶
ISO/ASTM 52900 — это международный стандарт, устанавливающий единую терминологию и систему классификации для технологий аддитивного производства (АП), более известного как 3D-печать. Стандарт был разработан совместно Международной организацией по стандартизации (ISO) и Американским обществом по испытаниям и материалам (ASTM International) с целью унификации понятийного аппарата в глобальной индустрии аддитивного производства. Документ определяет основные термины, такие как «аддитивное производство», «3D-печать», «слой», «построение», а также классифицирует все известные технологии АП по семи основным категориям в зависимости от физического принципа формирования слоя. Стандарт является базовым для всей серии нормативных документов ISO/ASTM 52xxx, регламентирующих процессы, материалы, оборудование и методы испытаний в сфере аддитивных технологий.
¶История создания
Необходимость в единой терминологии возникла в начале 2010-х годов, когда рынок аддитивных технологий начал бурно развиваться, а количество производителей, материалов и процессов значительно возросло. До появления стандарта в индустрии использовались разрозненные названия, часто вводившие в заблуждение: например, термин «3D-принтер» мог относиться как к устройствам для бытовой печати пластиком, так и к промышленным установкам для лазерного спекания металлов.
В 2009 году ASTM International опубликовал первую версию стандарта F2792 «Standard Terminology for Additive Manufacturing Technologies». Этот документ заложил основу для классификации. В 2011 году ISO и ASTM начали совместную работу по гармонизации терминологии. Результатом стало издание в 2015 году стандарта ISO/ASTM 52900:2015, который заменил ASTM F2792. В 2021 году была выпущена вторая редакция — ISO/ASTM 52900:2021, в которую были внесены уточнения, в частности, изменено название категории «Material Jetting» и добавлены новые термины. В России данный стандарт принят в качестве национального (ГОСТ Р ИСО/АСТМ 52900-2020) с некоторыми особенностями перевода.
¶Структура и содержание стандарта
ISO/ASTM 52900 состоит из нескольких основных разделов, охватывающих общие понятия, классификацию, описание процессов и термины, связанные с геометрией и качеством изделий.
¶Основные термины
Стандарт даёт чёткие определения ключевым понятиям:
- Аддитивное производство (Additive Manufacturing) — процесс соединения материалов для создания объектов из данных трёхмерной модели, обычно слой за слоем, в отличие от субтрактивных (удаление материала) и формообразующих (литьё, штамповка) технологий.
- 3D-печать (3D Printing) — в контексте стандарта этот термин часто используется как синоним аддитивного производства, однако в узком смысле он может относиться к устройствам, предназначенным для непромышленного (офисного, домашнего) использования.
- Слой (Layer) — плоскостной элемент материала, нанесённый или сформированный в ходе одного прохода печатающей головки или лазера.
- Построение (Build) — процесс создания одного или нескольких объектов в рабочей камере установки.
- Поддержка (Support) — вспомогательная структура, создаваемая для удержания нависающих элементов объекта в процессе печати и удаляемая после завершения.
¶Классификация технологий
Ключевая часть стандарта — разделение всех технологий аддитивного производства на семь категорий по принципу формирования слоя. Каждая категория имеет аббревиатуру, принятую в международной практике.
| Категория (рус.) | Категория (англ.) | Аббревиатура | Принцип действия | Примеры технологий |
|---|---|---|---|---|
| Выдавливание материала | Material Extrusion | MEX | Материал (обычно термопластичная нить) выдавливается через нагретое сопло и наносится слой за слоем. | FDM (Fused Deposition Modeling), FFF (Fused Filament Fabrication) |
| Фотополимеризация в ванне | Vat Photopolymerization | VPP | Жидкий фотополимерный полимер затвердевает под действием света (УФ-лазера или проектора). | SLA (Stereolithography), DLP (Digital Light Processing), LCD/MSLA |
| Расплавление материала в заранее сформированном слое | Powder Bed Fusion | PBF | Тонкий слой порошкового материала (металл, пластик, керамика) выборочно расплавляется лазером или электронным лучом. | SLS (Selective Laser Sintering), SLM (Selective Laser Melting), EBM (Electron Beam Melting) |
| Струйное нанесение материала | Material Jetting | MJT | Капли жидкого материала (фотополимера или воска) наносятся на платформу и отверждаются УФ-излучением. | PolyJet, MultiJet Modeling (MJM) |
| Струйное нанесение связующего | Binder Jetting | BJT | Жидкое связующее вещество выборочно наносится на слой порошкового материала, склеивая частицы. | 3DP (Three Dimensional Printing), Voxeljet |
| Прямое подведение энергии | Directed Energy Deposition | DED | Сфокусированный источник энергии (лазер, электронный луч, плазма) расплавляет материал (проволоку или порошок) в момент его подачи в зону обработки. | DMD (Direct Metal Deposition), LENS (Laser Engineered Net Shaping) |
| Ламинирование листов | Sheet Lamination | SHL | Листы материала (бумага, пластик, металл) скрепляются между собой (склеиванием, сваркой) и вырезаются по контуру. | LOM (Laminated Object Manufacturing), UAM (Ultrasonic Additive Manufacturing) |
¶Термины, связанные с геометрией и качеством
Стандарт также определяет термины, описывающие точность и качество получаемых изделий:
- Точность построения (Build accuracy) — степень соответствия размеров и формы изготовленного объекта заданной трёхмерной модели.
- Шероховатость поверхности (Surface roughness) — микронеровности поверхности, возникающие из-за слоистой структуры и особенностей процесса.
- Анизотропия (Anisotropy) — зависимость механических свойств (прочности, упругости) от направления (например, вдоль слоёв или поперёк), характерная для большинства аддитивных технологий.
¶Применение и значение
ISO/ASTM 52900 является фундаментальным документом для всей индустрии аддитивного производства. Его значение проявляется в нескольких аспектах:
- Унификация коммуникации: производители, инженеры, исследователи и заказчики по всему миру используют единый язык, что исключает путаницу при заказе оборудования, материалов или услуг.
- Сертификация и стандартизация: на основе терминологии ISO/ASTM 52900 разрабатываются стандарты на методы испытаний (например, ISO/ASTM 52902 — на точность, ISO/ASTM 52921 — на ориентацию), на материалы (ISO/ASTM 52904 — на термопласты) и на процессы (ISO/ASTM 52910 — на проектирование).
- Образование и обучение: стандарт используется в учебных программах вузов и колледжей, готовящих специалистов по аддитивным технологиям.
- Разработка нормативной базы: в России ГОСТ Р ИСО/АСТМ 52900-2020 является основой для создания отраслевых стандартов, в частности, в авиастроении, медицине и энергетике, где требования к качеству и документации особенно высоки.
¶Критика и ограничения
Несмотря на широкое признание, стандарт ISO/ASTM 52900 подвергается критике по нескольким направлениям:
- Неполнота классификации: некоторые гибридные технологии (сочетающие аддитивные и субтрактивные методы) не вписываются в семь категорий. Например, системы, которые одновременно печатают и фрезеруют деталь, могут быть отнесены к DED или MEX, но это не всегда точно.
- Устаревание терминов: с развитием технологий появляются новые процессы, которые не были предусмотрены при создании стандарта. Например, технологии печати бетоном в строительстве или биопечать тканей часто требуют отдельных уточнений.
- Сложность для новичков: для неподготовленного пользователя аббревиатуры (MEX, VPP, PBF) могут быть менее понятны, чем традиционные названия (FDM, SLA, SLS), которые уже укоренились в массовом сознании.
¶Интересные факты
- Стандарт ISO/ASTM 52900 постоянно обновляется. В версии 2021 года было изменено название категории «Material Jetting» (ранее — «Material Jetting» без уточнения), а также введены термины для описания постобработки.
- В России стандарт был принят с некоторыми расхождениями в переводе. Например, категория «Powder Bed Fusion» в русской версии называется «Расплавление материала в заранее сформированном слое», что является дословным, но не всегда интуитивно понятным переводом.
- Стандарт не регламентирует конкретные технологии (например, FDM или SLA), а лишь описывает их общие принципы, что позволяет включать в классификацию новые разработки, не меняя сам документ.
¶Источники
- ISO/ASTM 52900:2021 «Additive manufacturing — General principles — Fundamentals and vocabulary».
- ГОСТ Р ИСО/АСТМ 52900-2020 «Аддитивные технологии. Общие принципы. Термины и определения».
- ASTM F2792-12a «Standard Terminology for Additive Manufacturing Technologies» (исторический документ).
- Wohlers Report 2023: 3D Printing and Additive Manufacturing Global State of the Industry.