增材制造領(lǐng)域國際標(biāo)準(zhǔn)對標(biāo)達標(biāo)研究

Research on the Alignment and Compliance with International Standards in the Field of Additive Manufacturing

WANG Yuxuan LI Haibin LI Zhe XUE Lian （Instituteof Standardization（Beijing）， CAMCo.，Ltd.）

Abstract：This paper systematically reviews the organizational structure and standards system of international standardizationbodies foradditive manufacturing，and conducts a thorough analysisof how China’s national standards on additive manufacturingalignandcomplywithrelevant internationalstandards in termsofsystem，organizationalstructure andkeytechnicalcontent.Theresultsshowthat China’s aditive manufacturing standardssystemisaligned with international standards，andhassurpasedthegloballevelincertaincore technicalareas，suchaspowderreuseandtestmethods.However gaps remain in the standards for environment，healthand safety（EHS），post-processng technologies，andappication domains.Finally，itofersrecommendationstoontiuouslystrengthenthetrackingandonversionofinternationalstadards， therebyaceleratingtheintegrationofdomesticandoverseasstandardsandenhancingtheglobalcompetitivenessofChina's additive manufacturing industry.

Keywords：aditivemanufacturing;standardssystem;internationalstandardization;alignmentwithinternationalstandards

0 概述

增材制造（俗稱“3D打印”）是一種以三維數(shù)字模型為基礎(chǔ)、通過逐層疊加材料制造零件的技術(shù)。該技術(shù)突破了復(fù)雜構(gòu)件制造的技術(shù)瓶頸，實現(xiàn)了材料微觀組織與宏觀結(jié)構(gòu)的可控成形，改變了傳統(tǒng)“制造引導(dǎo)設(shè)計”的理念，真正實現(xiàn)了“設(shè)計引導(dǎo)制造”和功能優(yōu)先的設(shè)計方式，推動產(chǎn)品生產(chǎn)從大規(guī)模制造向定制化制造轉(zhuǎn)變。增材制造已成為制造業(yè)智能化升級的關(guān)鍵動力，全球各國在國家戰(zhàn)略層面紛紛積極布局該領(lǐng)域（如：美國《先進制造業(yè)領(lǐng)導(dǎo)戰(zhàn)略》、德國《國家工業(yè)戰(zhàn)略 2030? ）。我國亦高度重視增材制造，通過頂層設(shè)計予以支持，《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》等將增材制造列為重點任務(wù)\"。

近年來，各國在加速增材制造技術(shù)研發(fā)的同時，將標(biāo)準(zhǔn)化作為促進產(chǎn)業(yè)規(guī)范化和規(guī)?；瘧?yīng)用的重要手段。ISO/TC261、ASTMF42、CEN/TC438等國際標(biāo)準(zhǔn)組織積極制定和完善增材制造標(biāo)準(zhǔn)體系。然而相較于全球技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，我國增材制造標(biāo)準(zhǔn)化起步較晚，在國際標(biāo)準(zhǔn)跟蹤、轉(zhuǎn)化和實施方面仍有滯后，特別是在應(yīng)用、環(huán)境健康與安全（EHS）和產(chǎn)品驗證等領(lǐng)域仍存在標(biāo)準(zhǔn)缺口。

本研究結(jié)合我國增材制造標(biāo)準(zhǔn)體系現(xiàn)狀和國際標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展趨勢，開展國際標(biāo)準(zhǔn)對標(biāo)達標(biāo)分析，對比我國標(biāo)準(zhǔn)與ISO/ASTM標(biāo)準(zhǔn)在基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、主要技術(shù)、測試方法、應(yīng)用領(lǐng)域等方面的異同，評估我國增材制造標(biāo)準(zhǔn)體系是否對標(biāo)國際，并識別差距并提出改進策略。研究旨在合理加快我國增材制造國際標(biāo)準(zhǔn)的轉(zhuǎn)化，推動我國增材制造產(chǎn)業(yè)與全球市場深度融合，為國內(nèi)企業(yè)“走出去”提供標(biāo)準(zhǔn)支撐。

1國內(nèi)外增材制造標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀

1.1國際增材制造標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀

2011年，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO成立了增材制造技術(shù)委員會TC261，秘書處設(shè)在德國。TC261下設(shè)5個工作組：WG1術(shù)語，WG2工藝、系統(tǒng)和材料，WG3測試方法，WG4數(shù)據(jù)和設(shè)計，WG6環(huán)境、健康和安全以及JWG10航空航天應(yīng)用聯(lián)合工作組（見圖1），有28個P成員國和8個0成員國。截至2025年1月，ISO/TC261已發(fā)布國際標(biāo)準(zhǔn)38項，在研國際標(biāo)準(zhǔn)19項（不包括技術(shù)規(guī)范TS、技術(shù)報告TR）[2]

自ISO/TC261成立起就與ASTMF42建立了緊密的合作關(guān)系，雙方通過PSDO模式共同推進國際標(biāo)準(zhǔn)化工作。根據(jù)ISO/TC261官方網(wǎng)站的信息，ISO/TC261與ASTMF42共建立了23個聯(lián)合工作組（JG），顯示出高度協(xié)同的發(fā)展趨勢。這種聯(lián)合模式在產(chǎn)業(yè)初期快速發(fā)展過程中可避免不同國家、地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)的沖突和重復(fù)勞動，提高標(biāo)準(zhǔn)的通用性和權(quán)威性，降低企業(yè)合規(guī)成本，加速增材制造技術(shù)在全球的推廣應(yīng)用。

與ISO/TC261不同，ASTMF42作為美國材料與試驗協(xié)會下的技術(shù)委員會，無需考慮國際普適性。目前ASTMF42已發(fā)布ASTM標(biāo)準(zhǔn)68項，在研76項，包括鈦合金、高溫合金等專用材料標(biāo)準(zhǔn)以及多項增材制造制件評價標(biāo)準(zhǔn)。在測試方法方面也發(fā)布了多項標(biāo)準(zhǔn)。特別在應(yīng)用領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)方面，ASTMF42.07現(xiàn)有30項應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)量遠高于我國[3]。

1.2我國增材制造標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀

早在2002年我國便發(fā)布了本領(lǐng)域第一項國家標(biāo)準(zhǔn)，但一直沒有對應(yīng)的全國標(biāo)準(zhǔn)化組織。我國于2014年成為ISO/TC261的P成員國，2016年成立全國增材制造標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會（SAC/TC562），并聯(lián)合有色金屬、特種加工機床、生鐵及鐵合金等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會，在增材制造專用材料、工藝、檢測等領(lǐng)域制定并實施了一批標(biāo)準(zhǔn)。目前已發(fā)布國家標(biāo)準(zhǔn)77項，在研國家標(biāo)準(zhǔn)40項；已發(fā)布行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)28項，在研行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)21項。

我國增材制造標(biāo)準(zhǔn)體系由基礎(chǔ)共性標(biāo)準(zhǔn)、關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、培訓(xùn)和服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)以及行業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)4部分構(gòu)成，涵蓋從術(shù)語、原材料、設(shè)計、工藝、設(shè)備到測試和應(yīng)用的全產(chǎn)業(yè)鏈標(biāo)準(zhǔn)化內(nèi)容（見圖2）。增材制造以技術(shù)為關(guān)鍵、設(shè)備為核心、產(chǎn)品為最終體現(xiàn)形式，整個產(chǎn)業(yè)鏈可劃分為結(jié)構(gòu)設(shè)計、材料制備、制造工藝、制件檢測、行業(yè)應(yīng)用等環(huán)節(jié)。目前圍繞增材制造標(biāo)準(zhǔn)體系，統(tǒng)籌各層級標(biāo)準(zhǔn)，基本覆蓋了增材制造產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)。

2 國內(nèi)外增材制造標(biāo)準(zhǔn)化組織與體系分析

2.1增材制造領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)化組織對比分析

ISO/TC261作為國際標(biāo)準(zhǔn)化組織下的專門委員會，依托工作組（WG）和聯(lián)合工作組（JWG）的靈活架構(gòu)，吸收來自30余個國家和地區(qū)的專家意見，形成了一套以全球適用性為核心的組織體系。其架構(gòu)強調(diào)跨國、多利益相關(guān)方的協(xié)同與共識，確保制定標(biāo)準(zhǔn)時兼顧各方需求，并通過定期聯(lián)合會議和跨委員會協(xié)調(diào)動態(tài)更新標(biāo)準(zhǔn)方向。ASTMF42則作為美國ASTM下的技術(shù)委員會，主要通過分委員會和專題小組推動標(biāo)準(zhǔn)制定，更側(cè)重市場驅(qū)動的技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)品應(yīng)用，組織模式注重行業(yè)實際需求和技術(shù)前沿的快速響應(yīng)。相比之下，我國SAC/TC562在總體架構(gòu)與上述國際組織一致的前提下更加細分，設(shè)立測試方法、工藝、數(shù)據(jù)設(shè)計等分技術(shù)委員會，在國家政策引導(dǎo)下緊密結(jié)合國內(nèi)增材制造產(chǎn)業(yè)實際開展標(biāo)準(zhǔn)制定工作。這種針對性的分工既保證了標(biāo)準(zhǔn)的實用性，又能快速響應(yīng)技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)需求變化。

在國際合作和標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一方面，ISO/TC261與ASTMF42通過簽訂合作協(xié)議、共同發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)框架等建立了互補協(xié)同機制。我國則通過細分領(lǐng)域的分技術(shù)委員會加強了與國內(nèi)產(chǎn)業(yè)、高校及科研院所產(chǎn)學(xué)研協(xié)作，高效推進標(biāo)準(zhǔn)制定進程，縮短了標(biāo)準(zhǔn)研制周期，增強了標(biāo)準(zhǔn)對產(chǎn)業(yè)升級的支撐力度。

2.2增材制造領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)化體系對比分析

國際標(biāo)準(zhǔn)體系主要以ISO/TC261為核心，其標(biāo)準(zhǔn)化工作基本遵循技術(shù)成熟度和國際共識原則展開，并受ASTM發(fā)展路線影響。美國則通過美國國家標(biāo)準(zhǔn)學(xué)會（ANSI）與AmericaMakes合作發(fā)布的增材制造標(biāo)準(zhǔn)化路線圖，于2023年發(fā)布第三版，識別出了增材制造生命周期各領(lǐng)域共141個標(biāo)準(zhǔn)化差距，并給出了相應(yīng)建議和優(yōu)先級[4]。路線圖的及時更新為增材制造標(biāo)準(zhǔn)的制定提供了清晰的方向和框架，有助于協(xié)調(diào)各標(biāo)準(zhǔn)制定組織的工作，避免標(biāo)準(zhǔn)范圍、技術(shù)參數(shù)的重復(fù)和沖突，促進增材制造行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系的完善。

我國增材制造標(biāo)準(zhǔn)體系的發(fā)展路徑更強調(diào)政府頂層規(guī)劃和產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同。依托國家科技計劃和行業(yè)聯(lián)盟，我國標(biāo)準(zhǔn)體系在基礎(chǔ)、關(guān)鍵、應(yīng)用等各層面同步推進，實現(xiàn)從材料、設(shè)計到工藝、設(shè)備和檢測的全方位覆蓋。ISO/TC261側(cè)重增材制造全生命周期通用要求，涵蓋材料性能、過程控制、質(zhì)量保證等基礎(chǔ)性標(biāo)準(zhǔn)，而我國則在保持與國際接軌的同時，更關(guān)注符合國內(nèi)產(chǎn)業(yè)實際的細分技術(shù)規(guī)范?？傮w上，我國標(biāo)準(zhǔn)體系在完整覆蓋增材制造各環(huán)節(jié)的同時，體現(xiàn)了政策引導(dǎo)下高效響應(yīng)產(chǎn)業(yè)需求的特點。

3增材制造國際標(biāo)準(zhǔn)對標(biāo)達標(biāo)研究策略

和全貌的系統(tǒng)梳理，我們提出以技術(shù)分類為主軸的新興領(lǐng)域國際標(biāo)準(zhǔn)對標(biāo)達標(biāo)策略，將標(biāo)準(zhǔn)劃分為術(shù)語、材料、工藝、測試方法、環(huán)境安全、航空航天等關(guān)鍵領(lǐng)域，并在此基礎(chǔ)上開展我國與國際標(biāo)準(zhǔn)的對標(biāo)達標(biāo)工作。

在國際標(biāo)準(zhǔn)對比分析方面，我們將分別對各技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)已轉(zhuǎn)化的國際標(biāo)準(zhǔn)進行先進性分析，逐項評估我國已轉(zhuǎn)化標(biāo)準(zhǔn)范圍和主要技術(shù)內(nèi)容對我國增材制造行業(yè)發(fā)展的適用性，并給出保留、修訂或廢止的建議；對于國內(nèi)尚缺但國際已有的標(biāo)準(zhǔn)，通過深人研判技術(shù)差距和產(chǎn)業(yè)實際需求，制定科學(xué)采納方案及轉(zhuǎn)化計劃與進度安排；對于不轉(zhuǎn)化的國際標(biāo)準(zhǔn)（如：我國已有自主制定標(biāo)準(zhǔn)），則逐項分析其不轉(zhuǎn)化理由及技術(shù)先進性，提出后續(xù)改進與融合路徑。

基于前文對國際及國外增材制造標(biāo)準(zhǔn)化現(xiàn)狀此外，對于國內(nèi)獨有而國際尚未覆蓋的標(biāo)準(zhǔn)，我們將依據(jù)術(shù)語、材料、工藝、測試方法、環(huán)境安全和航空航天等領(lǐng)域的適用范圍及技術(shù)優(yōu)勢，開展國際推廣分析，推薦具備普適性和先進性的標(biāo)準(zhǔn)逐步推向國際。最終，本策略形成一套以技術(shù)分類為主的國際標(biāo)準(zhǔn)對標(biāo)達標(biāo)路線，為推動我國增材制造標(biāo)準(zhǔn)體系的國際轉(zhuǎn)化與產(chǎn)業(yè)升級提供全方位的理論依據(jù)與實踐路徑。

4增材制造國際標(biāo)準(zhǔn)對標(biāo)達標(biāo)研究分析

本章分別對我國已轉(zhuǎn)化的國際標(biāo)準(zhǔn)、擬轉(zhuǎn)化的國際標(biāo)準(zhǔn)、我國自主制定的國家標(biāo)準(zhǔn)的國際對標(biāo)情況以及我國標(biāo)準(zhǔn)的國際推廣情況進行分析，并給出總體結(jié)論。

4.1擬轉(zhuǎn)化的國際標(biāo)準(zhǔn)

在國際標(biāo)準(zhǔn)體系中存在一些國內(nèi)尚無對應(yīng)版本的關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)，涉及環(huán)境健康安全、質(zhì)量鑒定、后處理工藝、行業(yè)應(yīng)用等核心環(huán)節(jié)，經(jīng)過逐項分析梳理出增材制造擬轉(zhuǎn)化的國際標(biāo)準(zhǔn)見表1。對于擬轉(zhuǎn)化的國際標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)加快啟動轉(zhuǎn)化工作，縮短與國際標(biāo)準(zhǔn)的時間差。

4.2不轉(zhuǎn)化的國際標(biāo)準(zhǔn)

經(jīng)過梳理共有7項國際標(biāo)準(zhǔn)不適合轉(zhuǎn)化成我國國家標(biāo)準(zhǔn)（見表2）。其原因包括技術(shù)要求和適用范圍與我國當(dāng)前技術(shù)路徑、產(chǎn)業(yè)發(fā)展階段、監(jiān)管環(huán)境及標(biāo)準(zhǔn)體系布局等因素存在較大差異，或國際標(biāo)準(zhǔn)要求低于我國國家標(biāo)準(zhǔn)。對于不轉(zhuǎn)化的國際標(biāo)準(zhǔn)，則需重點分析我國現(xiàn)有相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)水平，確保其內(nèi)容達到國際先進，以實現(xiàn)對標(biāo)達標(biāo)。

4.3我國增材制造標(biāo)準(zhǔn)國際對標(biāo)分析

在部分關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域，國內(nèi)外均存在相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，但我國標(biāo)準(zhǔn)體系采用了自主制定的模式。一是自主制定更貼合我國國情，充分考慮了國內(nèi)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、技術(shù)條件和監(jiān)管要求，能夠針對性地解決實際生產(chǎn)中的問題。二是國際標(biāo)準(zhǔn)在某些細分領(lǐng)域尚缺乏行之有效、操作性強的方法，難以為產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級提供切實指導(dǎo)。三是在該領(lǐng)域立項之初，國際上尚未形成成熟的標(biāo)準(zhǔn)，我國自主制定標(biāo)準(zhǔn)既填補了技術(shù)空白，又為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了先導(dǎo)性依據(jù)。綜合來看，這一模式既體現(xiàn)了我國在技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用實踐方面的獨到優(yōu)勢，又為推動相關(guān)產(chǎn)業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。但對于我國自主制定沒有采用國際標(biāo)準(zhǔn)的，需從標(biāo)準(zhǔn)范圍、主要技術(shù)內(nèi)容等方面逐一分析其先進程度，分析并得出結(jié)論該項標(biāo)準(zhǔn)是否對標(biāo)達標(biāo)，我國共有5項自主制定標(biāo)準(zhǔn)，對比國際標(biāo)準(zhǔn)詳細分析詳見表3。

5 總結(jié)與對未來工作的意見和建議

5.1總結(jié)

我國增材制造標(biāo)準(zhǔn)化組織架構(gòu)與ISO體系總體一致，但實際運行更為細化，設(shè)立分技術(shù)委員會及工作組以精準(zhǔn)對接產(chǎn)業(yè)需求。我國構(gòu)建了涵蓋基礎(chǔ)共性、關(guān)鍵技術(shù)、培訓(xùn)服務(wù)和行業(yè)應(yīng)用的完整標(biāo)準(zhǔn)體系，既保證了全面覆蓋，又緊密結(jié)合國內(nèi)實際。

在關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)整體達到國際水平并在部分指標(biāo)超越國際。在上述對核心標(biāo)準(zhǔn)的分析中，我國標(biāo)準(zhǔn)在回收策略細化、檢測方法創(chuàng)新、工藝流程完整性等方面均已有部分要求超越國際標(biāo)準(zhǔn)，對我國增材制造產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展起到了積極作用，且具備較強的產(chǎn)業(yè)落地能力。

綜合分析表明，我國增材制造標(biāo)準(zhǔn)大部分技術(shù)指標(biāo)已達到國際先進水平。但在環(huán)境健康安全、工藝和應(yīng)用等領(lǐng)域仍需進一步加快采納國際標(biāo)準(zhǔn)；在少數(shù)對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)上，我國在關(guān)鍵細節(jié)和標(biāo)準(zhǔn)更新速度上略有不足，需要持續(xù)跟進改進。

5.2對未來工作的意見和建議

持續(xù)強化國際標(biāo)準(zhǔn)跟蹤與轉(zhuǎn)化工作：密切跟蹤ISO/TC261、ASTMF42等國際標(biāo)準(zhǔn)制定動態(tài)，加速研判新發(fā)布的重要國際標(biāo)準(zhǔn)并及時啟動國內(nèi)轉(zhuǎn)化，提高對標(biāo)達標(biāo)效率。鼓勵國內(nèi)企業(yè)、高校和科研機構(gòu)積極參與ISO/TC261等國際標(biāo)準(zhǔn)制定工作，充分發(fā)揮我國在增材制造技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)化方面的優(yōu)勢。

深度參與國際標(biāo)準(zhǔn)化工作：聚焦我國具有產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和技術(shù)優(yōu)勢的增材制造細分領(lǐng)域（如增減材復(fù)合制造、砂型3D打印、增材制造無損檢測等），組織優(yōu)勢力量深度參與相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)的制定與驗證試驗。制定標(biāo)準(zhǔn)預(yù)研和提案路線圖，推動中國方案轉(zhuǎn)化為國際標(biāo)準(zhǔn)。加強雙邊、多邊標(biāo)準(zhǔn)合作，利用已建立的國際標(biāo)準(zhǔn)化合作機制，在ISO/IECJTC1、ISO/TC261等國際標(biāo)準(zhǔn)組織持續(xù)推動聯(lián)合提案。

加強國際標(biāo)準(zhǔn)化人才與組織建設(shè)：建立完善的標(biāo)準(zhǔn)化專業(yè)人才培養(yǎng)機制，重點培養(yǎng)既掌握增材制造專業(yè)技術(shù)又熟悉國際標(biāo)準(zhǔn)體系的復(fù)合型人才。鼓勵國內(nèi)更多專家積極參與ISO、ASTM等國際標(biāo)準(zhǔn)修訂工作，培養(yǎng)具備全球視野的標(biāo)準(zhǔn)化領(lǐng)軍人才，在國際標(biāo)準(zhǔn)制定、對接與推廣中發(fā)揮更大作用。

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