Стандарт ASTM F2792

ASTM F2792 — это стандарт Американского общества по испытаниям и материалам (ASTM International), который предоставлял терминологию и классификацию в области аддитивных технологий (3D-печати). Официальное полное название — Standard Terminology for Additive Manufacturing Technologies. Стандарт был впервые опубликован в 2009 году и сыграл ключевую роль в унификации понятийного аппарата для быстро развивающейся отрасли аддитивного производства. В 2012 году он был пересмотрен и заменён на ASTM F2792-12a, а в 2015 году его содержание было интегрировано в более широкий международный стандарт ISO/ASTM 52900, после чего ASTM F2792 был официально отозван.

История создания и развития

Разработка стандарта ASTM F2792 была инициирована в ответ на растущую потребность в единой терминологии в сфере трёхмерной печати. До его появления в индустрии и академической среде существовала значительная путаница в названиях технологий, материалов и процессов. Разные производители и исследователи использовали разные термины для обозначения одних и тех же явлений, что затрудняло коммуникацию, сравнение результатов и развитие нормативной базы.

Работа над стандартом велась в рамках подкомитета F42.91 по терминологии при комитете ASTM F42 по аддитивным технологиям, созданном в 2009 году. Первая версия стандарта была утверждена и опубликована в том же 2009 году под обозначением ASTM F2792-09. В 2012 году была выпущена обновлённая версия ASTM F2792-12a, которая уточнила некоторые определения и добавила новые термины.

Ключевым моментом в истории стандарта стала его интеграция в международную систему. В 2011 году началось сотрудничество между ASTM International и Международной организацией по стандартизации (ISO), результатом которого стала разработка единого стандарта ISO/ASTM 52900:2015 (Additive manufacturing — General principles — Terminology). Этот стандарт, по сути, заменил ASTM F2792, вобрав в себя его основные положения и дополнив их международным консенсусом. После публикации ISO/ASTM 52900 стандарт ASTM F2792 был официально отозван, хотя его терминология продолжает широко использоваться в литературе и практике.

Основные положения и классификация

Главным вкладом стандарта ASTM F2792 стало введение и закрепление термина «аддитивное производство» (additive manufacturing, AM) как официального названия для процессов послойного создания объектов на основе цифровой 3D-модели. Стандарт чётко отделил его от традиционных субтрактивных (обработка резанием) и формообразующих (литьё, штамповка) методов.

Наиболее известной и влиятельной частью стандарта стала классификация процессов аддитивного производства по семи категориям. Эта классификация была разработана на основе физического принципа формирования слоя и типа используемого материала. Стандарт ASTM F2792-12a выделял следующие категории:

Эта семикатегорийная система стала общепринятой в отрасли и легла в основу всех последующих стандартов, включая ISO/ASTM 52900.

Ключевые термины, определённые в стандарте

Помимо классификации, ASTM F2792 дал чёткие определения десяткам других важных понятий. Среди них:

• Аддитивное производство (Additive Manufacturing) — процесс соединения материалов для создания объектов из данных трёхмерной модели, обычно слой за слоем, в отличие от субтрактивных методов.
• 3D-печать (3D Printing) — термин, который стандарт определил как синоним аддитивного производства, особенно применительно к устройствам для личного или малосерийного использования.
• Строительная платформа (Build Platform) — поверхность, на которой происходит формирование объекта.
• Поддерживающие структуры (Support Structures) — дополнительные элементы, создаваемые для поддержки нависающих частей модели в процессе печати.
• Слой (Layer) — единица материала, нанесённая или отверждённая за один проход печатающей головки или лазера.
• Толщина слоя (Layer Thickness) — высота одного слоя, обычно измеряемая в микронах или миллиметрах.
• STL-файл (STL File) — формат файла, описывающий поверхность трёхмерного объекта как набор треугольников (фасеток), являющийся стандартным для большинства систем аддитивного производства.

Влияние и значение

Стандарт ASTM F2792 сыграл фундаментальную роль в становлении аддитивных технологий как инженерной дисциплины и промышленной отрасли. Его главные заслуги:

1. Унификация языка. Устранил путаницу в терминологии, позволив инженерам, учёным, производителям и потребителям во всём мире говорить на одном языке. Например, технология, ранее известная как «Fused Deposition Modeling» (FDM), была отнесена к категории «Material Extrusion».
2. Основа для дальнейшей стандартизации. ASTM F2792 стал базой для разработки целой серии стандартов в области аддитивного производства, касающихся материалов, процессов, методов испытаний и безопасности (например, ASTM F2924 для титановых сплавов, ASTM F3091 для полимеров).
3. Образовательная ценность. Классификация из семи категорий широко используется в учебных курсах, технической литературе и маркетинговых материалах для объяснения разнообразия технологий 3D-печати.
4. Правовая и нормативная база. Чёткие определения из стандарта используются в патентной документации, контрактах и нормативных актах, регулирующих применение аддитивных технологий в различных отраслях (авиакосмической, медицинской, автомобильной).

Критика и ограничения

Несмотря на огромное влияние, классификация ASTM F2792 не лишена недостатков, которые со временем стали более заметны:

• Чрезмерное обобщение. Некоторые категории, особенно «Powder Bed Fusion» и «Directed Energy Deposition», объединяют технологии с существенно разными физическими принципами и областями применения. Например, SLS (спекание полимеров лазером) и EBM (сплавление металлического порошка электронным лучом) попали в одну категорию, хотя их оборудование и свойства деталей сильно различаются.
• Отсутствие гибкости. Появление гибридных технологий (например, комбинирующих аддитивное и субтрактивное производство) или новых методов (например, Continuous Liquid Interface Production — CLIP) не всегда легко вписывается в жёсткую семикатегорийную схему.
• Фокус на процессе, а не на материале. Классификация основана на способе нанесения/отверждения материала, но не учитывает в полной мере свойства конечного продукта (металл, керамика, полимер, композит). Это может быть неудобно для инженеров-технологов, выбирающих процесс под конкретные требования к детали.

Эти ограничения были учтены при разработке стандарта ISO/ASTM 52900, который, хотя и сохранил общую структуру, внёс уточнения и добавил более гибкие определения.

Замена и современное состояние

В 2015 году стандарт ASTM F2792 был заменён на международный стандарт ISO/ASTM 52900:2015 (Additive manufacturing — General principles — Terminology). Этот стандарт является совместной разработкой ISO и ASTM и на сегодняшний день является действующим международным документом, определяющим терминологию в области аддитивных технологий. В 2021 году была выпущена его обновлённая версия — ISO/ASTM 52900:2021.

Несмотря на официальную отмену, ASTM F2792 остаётся важным историческим документом. Его семикатегорийная классификация по-прежнему широко цитируется и используется как основа для понимания ландшафта аддитивных технологий. Многие специалисты и компании продолжают ссылаться на «категории по ASTM F2792» из-за их простоты и наглядности.

Источники

• ASTM F2792-12a, Standard Terminology for Additive Manufacturing Technologies, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2012.
• ISO/ASTM 52900:2015, Additive manufacturing — General principles — Terminology.
• ISO/ASTM 52900:2021, Additive manufacturing — General principles — Fundamentals and vocabulary.
• Wohlers, T. T., Wohlers Report 2020: 3D Printing and Additive Manufacturing State of the Industry, Wohlers Associates, 2020.
• Gibson, I., Rosen, D., Stucker, B., Additive Manufacturing Technologies: 3D Printing, Rapid Prototyping, and Direct Digital Manufacturing, Springer, 2015.