美商务部370万美元支持推进金属增材制造标准化制定——提升这一重要行业的竞争力

近日，3D打印技术参考注意到，美国商务部国家标准与技术研究院NIST已授予纽约州立大学奥尔巴尼分校、奥本大学、科罗拉多矿业学院和通用电气研究院共370万美元赠款，用于推进金属增材制造标准化和测量科学研究，帮助解决目前和未来广泛采用金属增材制造技术的障碍。

美国商务部负责标准和技术的副部长兼NIST主任表示，“美国可以在制定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，我们需要投资这样的项目，将我们在工业界、学术界和政府领域的最优秀人才聚集在一起，解决重要的技术挑战。”

增材制造是通过基于3D计算机模型逐层构建零件的技术，大多数基于金属的增材工艺通过熔化或烧结粉末来成形零件，这种新的制造形式在性能、效率、速度和能力方面有可能优于传统制造工艺。但作为一项新技术，为了提高全球分布的增材制造装备制造能力的可重复性和可靠性，金属增材制造标准化是一项关键要求。

标准是企业产品生产的重要依据，是保证产品质量，提高产品市场竞争力的前提条件。行业和产品标准是产品质量的技术保障，同时也是技术和经济能力的综合反映。如今，标准已成为各国竞争的焦点之一，谁掌握了标准制定权，谁的技术转化为标准，谁就掌握了市场的主动权，谁就有说话的权利。这也是在美国封锁华为之后带给更多国人的启示。

目前，中国的3D打印机已有很多品牌出口欧美国家，从非金属类的光固化、熔融挤出、激光烧结到金属类的粉末床熔融，涉及的国内品牌包括纵维立方、RAYSHAPE、创想三维、华曙高科以及易加三维等等。尤其对于金属增材制造装备，欧美市场也已成为国内装备制造商的重要市场组成部分。

美国商务部指出，“增材制造具有减少材料浪费、降低能源强度、缩短上市时间和准时生产等优势，可以加强美国的供应链安全与稳定，加速采用新的测量方法和标准将有助于提升美国在这一重要行业的竞争力。”

在这种趋势下，中国企业后续将不得不执行美国制造标准才能继续开拓该市场。更关键的是，中国在目前多种新型金属增材制造工艺方面尚落后于美国，如以Velo3D为代表的无支撑金属3D打印，其融合了先进的监控手段和软件控制技术；以Seurat为代表的区域金属3D打印，其可以将超过200万点的激光聚焦在金属粉末床上，每个点的功率和持续时间完全可控，从而打造出生产级的全功能组件；以及以Desktop Metal为代表的粘结剂喷射金属3D打印，它在制造效率方面远远超出基于激光的制造速度，将制造成本大为降低。

美国材料实验协会（ASTM）在增材制造技术的标准制定方面也具有相当高的效率，尤其是在金属增材制造技术方面。该组织已经推出了关于定向能量沉积、电弧增材制造等相关工艺的设计、材料、无损检测相关指南；去年11月推出了激光粉末床熔融增材制造设备的安装、操作和性能要求的认证原则；今年4月，推出了《评估增材制造工艺制造金属材料机械性能的标准指南》；将于8月推出金属粉末床熔融设计指南；目前正在制定金属粉末床熔融工艺的后处理指南、粉末材料中的水分检测指南以及工业增材制造场所的质量要求等。

美国商务部通过自己的研究和这些拨款，也在解决采用增材制造过程中的障碍，包括支持基于等效资格和基于模型资格的测量科学、材料表征以及支持一致数据交换/表征新的标准进步。

以下组织将获得NIST基于金属的增材制造赠款计划资金，并将在两年内使用：

纽约州立大学研究基金会——95. 7万美元

该项目的目标是展示一种增强的无损评估技术，该技术可以确定关键的材料特性，如氧化物厚度、飞溅颗粒百分比、晶粒尺寸和缺陷检测。

科罗拉多矿业学院——95.6万美元

该项目将研究新的光学计量技术，实现实时过程反馈和控制，从而实现基于过程的3D打印金属部件的鉴定和认证。

奥本大学——94.9万美元

该项目的目标是建立一个具有计算机视觉和机器学习功能的数据驱动框架，用于对因疲劳而无法承受故障的应用进行增材制造材料和零件的无损鉴定。

通用电气——87.3万美元

GE Research与 GE Additive和德克萨斯大学埃尔帕索分校合作建立了用于测试和评估的智能缝合集成 (I-SITE) 计划，以扩展现有标准化方法并建立传感器响应、材料行为和机械性能之间的相关性。