編者按：本文來自微信公眾號“3D打印聯(lián)盟智庫”（ID:iPrinting）作者：晚風(fēng)飲墨香，3D打印資源庫經(jīng)授權(quán)發(fā)布。

2014年是金屬3D打印真正開始走紅的一年，這一年是金屬3D打印真正開始產(chǎn)業(yè)化的一年，雖然之前很早就有金屬3D打印，但是發(fā)展進(jìn)程緩慢，產(chǎn)業(yè)化方向并不明朗。
雖然金屬3D打印產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程持續(xù)推進(jìn)了這么多年，可為什么終端的實際應(yīng)用推廣還是舉步維艱，屢屢受挫呢？我的思考答案是：標(biāo)準(zhǔn)的缺失。
當(dāng)然，我們這里說產(chǎn)業(yè)化是真正實現(xiàn)終端應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)化，而不是面向那些低端的手板樣件，用3D打印的方式制作金屬手板樣件，實際上是把高端技術(shù)低端化，況且還是打印的傳統(tǒng)思維方式設(shè)計的樣件，從長遠(yuǎn)來講，這對于金屬3D打印來說并不是一件好事，這樣說可能會引起一些同行的不適。

我們回歸到問題的本質(zhì)，金屬3D打印標(biāo)準(zhǔn)的缺失。

缺少這個行業(yè)自有的材料
目前世界上現(xiàn)有的金屬3D打印材料都是在已有的傳統(tǒng)材料中選出來的，并不是屬于這個行業(yè)自有的。有人會問為什么3D打印不自己研制材料呢？答案是：會有，但是需要時間。
材料是怎么劃分和區(qū)別？材料牌號。怎么理解材料牌號？簡單來講，就是對材料進(jìn)行編碼的一個代號。舉個例子，316L是一種不銹鋼材料的牌號，對應(yīng)的美國標(biāo)號是AISI 316L，日本標(biāo)號是SUS 316L，中國標(biāo)號是S31603（022Cr17Ni12Mo2，中國也習(xí)慣用主要成分及比例進(jìn)行編號）。
雖然現(xiàn)有的金屬3D打印材料有對應(yīng)的材料牌號，但是這些牌號都是在傳統(tǒng)工藝上制定出的標(biāo)準(zhǔn)，如果3D打印工藝還是采用同樣的材料牌號來命名是否真的合適？

材料的成分標(biāo)準(zhǔn)與性能標(biāo)準(zhǔn)
值得欣慰的是，經(jīng)過金屬打印這幾年的快速發(fā)展，現(xiàn)在ASTM終于有了幾份標(biāo)準(zhǔn)出臺，涉及到的材料也是目前最常見的幾種材料，包括Ti6Al4V，In718，In625，AlSi10Mg和316L。

這份標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)里面包括的化學(xué)成分要求，力學(xué)性能要求，熱處理要求，工藝要求：粉末床。
但是這幾種材料對于廣大的材料世界而言可謂是杯水車薪。
比如當(dāng)你設(shè)計一款零件，材料選型不是316L，而是其他的不銹鋼304L，沒有了相關(guān)參照標(biāo)準(zhǔn)那么你該怎么辦？
在回答這個問題之前，我們先來了解一下關(guān)于ASTM標(biāo)準(zhǔn)的制定結(jié)構(gòu)。
實際上，不管是316L還是304L，你會發(fā)現(xiàn)這些材料都不會單獨出現(xiàn)ASTM的一處，而是根據(jù)加工工藝的不同多次出現(xiàn)，單獨列分，即便是這些材料的化學(xué)成分并無差異。但是不同加工工藝獲得的材料性能是不一樣的，比如鑄造，鍛造和軋制，這就是工藝區(qū)別，ASTM標(biāo)準(zhǔn)的制定實際上就是根據(jù)材料的不同加工工藝進(jìn)行分級的。

例如，ASTM  A276對應(yīng)的就是不銹鋼棒材和型材加工工藝劃分的標(biāo)準(zhǔn)。

ASTM  A240對應(yīng)的是不銹鋼薄板，帶材加工工藝劃分的標(biāo)準(zhǔn)。
ASTM  A276和ASTM  A240這兩份標(biāo)準(zhǔn)里面有很多相同牌號的材料，比如304L，316L等等，如果你仔細(xì)對比分析會看到，其實即便是同種材料牌號，化學(xué)成分也是有輕微差異的，更不用說性能了。

所以，這就要求設(shè)計人員在材料選型時考慮加工工藝，如果他設(shè)計的零件需要棒材然后機加工的話，他就必須表明是ASTM  A276里面的某種材料。如果設(shè)計人員設(shè)計的零件是薄壁的殼體，那么他可能會選擇ASTM  A240這個標(biāo)準(zhǔn)。
所以，除了有限的幾種材料有相應(yīng)的3D打印標(biāo)準(zhǔn)外，其他3D打印材料依照哪個標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行呢？恐怕沒有一個統(tǒng)一的答案。

事實上，當(dāng)設(shè)計人員選定某一項標(biāo)準(zhǔn)的時候，那就必須要滿足這項標(biāo)準(zhǔn)里所列的所有要求，關(guān)鍵的是：
化學(xué)成分；
力學(xué)性能；
熱處理制度；
制造工藝。
即便是化學(xué)成分與力學(xué)性能滿足；但是3D打印的熱處理制度與傳統(tǒng)不見得一致；制造工藝屬于增材制造，屬于新工藝。
在這種情況下，設(shè)計人員要想選擇3D打印，怕是思量半天還是不敢選3D打印。

沒有標(biāo)準(zhǔn)怎么解決？
或許有人說，沒有標(biāo)準(zhǔn)我們制定標(biāo)準(zhǔn)不就行了嗎？對，根據(jù)材料的化成成分，性能，熱處理制度及制造工藝編制一份新的標(biāo)準(zhǔn)，提供給設(shè)計者選擇。怎么做呢？哪些數(shù)據(jù)需要測試，測試多少，資金來源，人力物力，怎么決策，周期多長，標(biāo)準(zhǔn)化組織怎么向前推？
但是，你以為這樣做就完事了嗎？在制造流程中，哪個文件規(guī)定哪個零件可以使用3D打印這個工藝？恐怕這又是一堆復(fù)雜的脈絡(luò)。
一想到這些就會讓人頭疼！

很現(xiàn)實的是目前國內(nèi)的3D打印廠家規(guī)模量級都不算大，資金本就有限，單就一個材料而言就要完成強度，疲勞，斷裂，持久性等等一系列的實驗測試，沒有個千萬級的投入根本做不下來，更不用提要建立多種不同材料的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)了。恐怕這也只有那些不差錢的央企拿著國家財政的錢才會去建立吧。
要等標(biāo)準(zhǔn)建立完，然后應(yīng)用端的材料選型列表中出現(xiàn)了3D打印的名字，估計那個時候3D打印在不在都還是未知數(shù)。

所以，該怎么解決呢？折中解決：只要成分、性能滿足要求，其他的我不管。
雖然是簡單的一句話，但是這背后需要企業(yè)的工藝人員付出多大的精力去制定整個工藝鏈：
工藝研發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化；
制定3D打印熱處理制度；
制定相應(yīng)的成分、性能及質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)；
制造流程的設(shè)計；
工藝鏈條責(zé)任區(qū)劃分。

因此，金屬3D打印企業(yè)的工藝人員綜合素質(zhì)必須過硬才行，一般人還真做不來。
但是，有人會問：我們做的東西為什么沒有這么復(fù)雜的要求？答案是你做的東西沒有可靠性要求。
凡是涉及到疲勞，持久性斷裂相關(guān)性能指標(biāo)的零件，沒有人會忽略這些。為什么？因為3D打印工藝內(nèi)部的微觀孔隙，雖然都是微米級的，但是會對斷裂、疲勞特性產(chǎn)生潛在的危險，有可能就是裂紋萌生的源頭。但是要想解決3D打印內(nèi)孔隙問題，這又是一項極難完成的科研工作。

3D打印的未來
我之前說過，粉末床式的3D打印和規(guī)模量產(chǎn)不可能同時出現(xiàn)，因為加工效率低，價格貴，尺寸不大，但是我認(rèn)為這不是核心因素。即便是面向高端應(yīng)用，以中國這樣的制造體量培養(yǎng)幾家上規(guī)模的金屬打印廠家還是不成問題的。關(guān)鍵還是標(biāo)準(zhǔn)問題，制造標(biāo)準(zhǔn)與材料標(biāo)準(zhǔn)對一項新工藝走進(jìn)應(yīng)用端可謂是舉步維艱。

但是，3D打印的未來依然充滿光明，因為國家重視，政府在跟進(jìn)，企業(yè)尤其是航空航天這些高附加值產(chǎn)品的企業(yè)開始意識到了3D打印的潛在價值：輕量化設(shè)計制造一體。據(jù)我所知，各個航天企業(yè)已經(jīng)成立相關(guān)的設(shè)計部門，從源頭設(shè)計就采用3D打印的思維去設(shè)計應(yīng)用的零部件，未來幾年，航天領(lǐng)域?qū)墙饘?D打印的爆發(fā)期。

本文經(jīng)授權(quán)發(fā)布，不代表3D打印資源庫立場。如若轉(zhuǎn)載請聯(lián)系原作者。

編者按：本文來自微信公眾號“3D打印聯(lián)盟智庫”（ID:iPrinting）作者：晚風(fēng)飲墨香，3D打印資源庫經(jīng)授權(quán)發(fā)布。

2014年是金屬3D打印真正開始走紅的一年，這一年是金屬3D打印真正開始產(chǎn)業(yè)化的一年，雖然之前很早就有金屬3D打印，但是發(fā)展進(jìn)程緩慢，產(chǎn)業(yè)化方向并不明朗。
雖然金屬3D打印產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程持續(xù)推進(jìn)了這么多年，可為什么終端的實際應(yīng)用推廣還是舉步維艱，屢屢受挫呢？我的思考答案是：標(biāo)準(zhǔn)的缺失。
當(dāng)然，我們這里說產(chǎn)業(yè)化是真正實現(xiàn)終端應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)化，而不是面向那些低端的手板樣件，用3D打印的方式制作金屬手板樣件，實際上是把高端技術(shù)低端化，況且還是打印的傳統(tǒng)思維方式設(shè)計的樣件，從長遠(yuǎn)來講，這對于金屬3D打印來說并不是一件好事，這樣說可能會引起一些同行的不適。

我們回歸到問題的本質(zhì)，金屬3D打印標(biāo)準(zhǔn)的缺失。

缺少這個行業(yè)自有的材料
目前世界上現(xiàn)有的金屬3D打印材料都是在已有的傳統(tǒng)材料中選出來的，并不是屬于這個行業(yè)自有的。有人會問為什么3D打印不自己研制材料呢？答案是：會有，但是需要時間。
材料是怎么劃分和區(qū)別？材料牌號。怎么理解材料牌號？簡單來講，就是對材料進(jìn)行編碼的一個代號。舉個例子，316L是一種不銹鋼材料的牌號，對應(yīng)的美國標(biāo)號是AISI 316L，日本標(biāo)號是SUS 316L，中國標(biāo)號是S31603（022Cr17Ni12Mo2，中國也習(xí)慣用主要成分及比例進(jìn)行編號）。
雖然現(xiàn)有的金屬3D打印材料有對應(yīng)的材料牌號，但是這些牌號都是在傳統(tǒng)工藝上制定出的標(biāo)準(zhǔn)，如果3D打印工藝還是采用同樣的材料牌號來命名是否真的合適？

材料的成分標(biāo)準(zhǔn)與性能標(biāo)準(zhǔn)
值得欣慰的是，經(jīng)過金屬打印這幾年的快速發(fā)展，現(xiàn)在ASTM終于有了幾份標(biāo)準(zhǔn)出臺，涉及到的材料也是目前最常見的幾種材料，包括Ti6Al4V，In718，In625，AlSi10Mg和316L。

這份標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)里面包括的化學(xué)成分要求，力學(xué)性能要求，熱處理要求，工藝要求：粉末床。
但是這幾種材料對于廣大的材料世界而言可謂是杯水車薪。
比如當(dāng)你設(shè)計一款零件，材料選型不是316L，而是其他的不銹鋼304L，沒有了相關(guān)參照標(biāo)準(zhǔn)那么你該怎么辦？
在回答這個問題之前，我們先來了解一下關(guān)于ASTM標(biāo)準(zhǔn)的制定結(jié)構(gòu)。
實際上，不管是316L還是304L，你會發(fā)現(xiàn)這些材料都不會單獨出現(xiàn)ASTM的一處，而是根據(jù)加工工藝的不同多次出現(xiàn)，單獨列分，即便是這些材料的化學(xué)成分并無差異。但是不同加工工藝獲得的材料性能是不一樣的，比如鑄造，鍛造和軋制，這就是工藝區(qū)別，ASTM標(biāo)準(zhǔn)的制定實際上就是根據(jù)材料的不同加工工藝進(jìn)行分級的。

例如，ASTM  A276對應(yīng)的就是不銹鋼棒材和型材加工工藝劃分的標(biāo)準(zhǔn)。

ASTM  A240對應(yīng)的是不銹鋼薄板，帶材加工工藝劃分的標(biāo)準(zhǔn)。
ASTM  A276和ASTM  A240這兩份標(biāo)準(zhǔn)里面有很多相同牌號的材料，比如304L，316L等等，如果你仔細(xì)對比分析會看到，其實即便是同種材料牌號，化學(xué)成分也是有輕微差異的，更不用說性能了。

所以，這就要求設(shè)計人員在材料選型時考慮加工工藝，如果他設(shè)計的零件需要棒材然后機加工的話，他就必須表明是ASTM  A276里面的某種材料。如果設(shè)計人員設(shè)計的零件是薄壁的殼體，那么他可能會選擇ASTM  A240這個標(biāo)準(zhǔn)。
所以，除了有限的幾種材料有相應(yīng)的3D打印標(biāo)準(zhǔn)外，其他3D打印材料依照哪個標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行呢？恐怕沒有一個統(tǒng)一的答案。

事實上，當(dāng)設(shè)計人員選定某一項標(biāo)準(zhǔn)的時候，那就必須要滿足這項標(biāo)準(zhǔn)里所列的所有要求，關(guān)鍵的是：
化學(xué)成分；
力學(xué)性能；
熱處理制度；
制造工藝。
即便是化學(xué)成分與力學(xué)性能滿足；但是3D打印的熱處理制度與傳統(tǒng)不見得一致；制造工藝屬于增材制造，屬于新工藝。
在這種情況下，設(shè)計人員要想選擇3D打印，怕是思量半天還是不敢選3D打印。

沒有標(biāo)準(zhǔn)怎么解決？
或許有人說，沒有標(biāo)準(zhǔn)我們制定標(biāo)準(zhǔn)不就行了嗎？對，根據(jù)材料的化成成分，性能，熱處理制度及制造工藝編制一份新的標(biāo)準(zhǔn)，提供給設(shè)計者選擇。怎么做呢？哪些數(shù)據(jù)需要測試，測試多少，資金來源，人力物力，怎么決策，周期多長，標(biāo)準(zhǔn)化組織怎么向前推？
但是，你以為這樣做就完事了嗎？在制造流程中，哪個文件規(guī)定哪個零件可以使用3D打印這個工藝？恐怕這又是一堆復(fù)雜的脈絡(luò)。
一想到這些就會讓人頭疼！

很現(xiàn)實的是目前國內(nèi)的3D打印廠家規(guī)模量級都不算大，資金本就有限，單就一個材料而言就要完成強度，疲勞，斷裂，持久性等等一系列的實驗測試，沒有個千萬級的投入根本做不下來，更不用提要建立多種不同材料的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)了。恐怕這也只有那些不差錢的央企拿著國家財政的錢才會去建立吧。
要等標(biāo)準(zhǔn)建立完，然后應(yīng)用端的材料選型列表中出現(xiàn)了3D打印的名字，估計那個時候3D打印在不在都還是未知數(shù)。

所以，該怎么解決呢？折中解決：只要成分、性能滿足要求，其他的我不管。
雖然是簡單的一句話，但是這背后需要企業(yè)的工藝人員付出多大的精力去制定整個工藝鏈：
工藝研發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化；
制定3D打印熱處理制度；
制定相應(yīng)的成分、性能及質(zhì)量檢測標(biāo)準(zhǔn)；
制造流程的設(shè)計；
工藝鏈條責(zé)任區(qū)劃分。

因此，金屬3D打印企業(yè)的工藝人員綜合素質(zhì)必須過硬才行，一般人還真做不來。
但是，有人會問：我們做的東西為什么沒有這么復(fù)雜的要求？答案是你做的東西沒有可靠性要求。
凡是涉及到疲勞，持久性斷裂相關(guān)性能指標(biāo)的零件，沒有人會忽略這些。為什么？因為3D打印工藝內(nèi)部的微觀孔隙，雖然都是微米級的，但是會對斷裂、疲勞特性產(chǎn)生潛在的危險，有可能就是裂紋萌生的源頭。但是要想解決3D打印內(nèi)孔隙問題，這又是一項極難完成的科研工作。

3D打印的未來
我之前說過，粉末床式的3D打印和規(guī)模量產(chǎn)不可能同時出現(xiàn)，因為加工效率低，價格貴，尺寸不大，但是我認(rèn)為這不是核心因素。即便是面向高端應(yīng)用，以中國這樣的制造體量培養(yǎng)幾家上規(guī)模的金屬打印廠家還是不成問題的。關(guān)鍵還是標(biāo)準(zhǔn)問題，制造標(biāo)準(zhǔn)與材料標(biāo)準(zhǔn)對一項新工藝走進(jìn)應(yīng)用端可謂是舉步維艱。

但是，3D打印的未來依然充滿光明，因為國家重視，政府在跟進(jìn)，企業(yè)尤其是航空航天這些高附加值產(chǎn)品的企業(yè)開始意識到了3D打印的潛在價值：輕量化設(shè)計制造一體。據(jù)我所知，各個航天企業(yè)已經(jīng)成立相關(guān)的設(shè)計部門，從源頭設(shè)計就采用3D打印的思維去設(shè)計應(yīng)用的零部件，未來幾年，航天領(lǐng)域?qū)墙饘?D打印的爆發(fā)期。

本文經(jīng)授權(quán)發(fā)布，不代表3D打印資源庫立場。如若轉(zhuǎn)載請聯(lián)系原作者。