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中华人民共和国国家标准
GB/TXXXXX—XXXX
增材制造技术 术语
Additive manufacturing technology—Terminology
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草案
XXXX-XX-XX发布
XXXX-XX-XX实施
目 次
前言 II
1 范围 1
2 规范性引用文件 1
3 术语和定义 1
3.1 基本术语 1
3.2 工艺分类 2
3.3 工艺：基础 3
3.4 工艺：数据 5
3.5 工艺：材料 7
3.6 应用 8
3.7 属性 9
附录A（规范性附录） 基本原则 10
A.1 材料叠加成形 10
A.2 单步和多步增材制造工艺 10
A.3 增材制造工艺原理 11
前 言
本标准按照GB/T 1.1—2009给出的规则起草。
本标准由全国XXX提出并归口。
本标准主要起草单位：XXXXX、XXXXX、XXXXX
本标准主要起草人：XXX、XXX
增材制造技术 术语
1 范围
本标准规定了增材制造技术所涉及的术语和定义。
本标准适用于增材制造领域的研究、试验、检测和生产应用等。
2 术语和定义
2.1 基本术语
2.1.1
增材制造 additive manufacturing;AM
相对于减材制造和等材制造，以三维模型数据为基础，通过材料逐层（2.3.7）叠加来制造零件（2.6.1）或实物的工艺。
注：增材制造、减材制造和等材制造参见附录A。
2.1.2
复合增材制造 hybrid additive manufacturing
结合两种或者两种以上增材制造技术形成多材料或者多尺度物体的增材制造（2.1.1）工艺。
2.1.3
微纳增材制造 micro-nano additive manufacturing;additivemicro/nano-manufacturing
通过直接添加材料构造微纳尺度结构的增材制造（2.1.1）工艺。
2.1.4
三维打印机 3D printer
三维打印（2.3.1）所用的设备，又称3D打印机。
2.1.5
增材制造系统 additive system;additive manufacturing system;additive manufacturing equipment
增材制造（2.1.1）所用的设备和辅助工具。
2.1.6
增材制造设备 additive manufacturing machine
增材制造系统(2.1.5)中用以完成零件(2.6.1)生产过程中一个成形周期（2.3.3）的必要组成部分，包括硬件、设备控制软件和设置软件。
2.1.7
增材制造系统用户 additive manufacturing system user
增材制造系统（2.1.5）或其外围设备的使用者。
2.1.8
增材制造设备用户 additive manufacturing machine user
增材制造设备（2.1.6）的使用者。
2.1.9
材料供应商 material supplier
增材制造系统（2.1.5）加工所需的原材料（2.5.2）的提供者。
2.1.10
多步工艺 multi-step process
用两步或两步以上操作完成零件（2.6.1）制造的增材制造（2.1.1）工艺。通常第一步操作得到零件基本几何形状，通过后续操作使零件达到预期的基本材料性能。
注1：移除支撑结构和清洁可能是必须的，但不认为是独立的工序步骤；
注2：单步工艺（2.1.11）和多步工艺见附录A。
2.1.11
单步工艺 single-step process
用单步操作完成零件（2.6.1）制造的增材制造（2.1.1）工艺，可以同时得到产品的基本几何形状和基本材料性能。
注1：移除支撑结构和清洁可能是必须的，但不认为是独立的工序步骤；
注2：单步工艺和多步工艺（2.1.10）见附录A。
2.1.12
正面 front
设备上操作者正对的操作界面或/和主要观察窗的一侧。
注：除设备制造商另有指定外，通常指设备的正面。
2.2 工艺分类
2.2.1
粘结剂喷射 binder jetting
选择性喷射沉积液态粘结剂粘结粉末材料的增材制造（2.1.1）工艺。
2.2.2
定向能量沉积 directed energy deposition
利用聚焦热能熔化材料即熔即沉积的增材制造（2.1.1）工艺。
注：聚焦热能是指将能量源（例如：激光、电子束、等离子束或电弧等）聚焦，熔化要沉积的材料。
2.2.3
材料挤出 material extrusion
将材料通过喷嘴或孔口挤出的增材制造（2.1.1）工艺。
注：典型的材料挤出工艺如熔融沉积成形（Fused Deposition Modeling，FDM）等。
2.2.4
材料喷射 material jetting
将材料以微滴的形式选择性喷射沉积的增材制造（2.1.1）工艺。
注：典型材料包括高分子材料（例如：光敏材料）、生物分子、活性细胞等。
2.2.5
粉末床熔融 powder bed fusion
通过热能选择性地熔化/烧结粉末床（2.5.8）区域的增材制造（2.1.1）工艺。
注：典型的粉末床熔融工艺包括选区激光烧结（selective laser sintering，SLS）、选区激光熔融（selective lasermelting，SLM）以及电子束熔融（electron beam melting，EBM）等。
2.2.6
薄材叠层 sheet lamination
将薄层材料逐层粘结以形成实物的增材制造（2.1.1）工艺。
2.2.7
立体光固化 vat photopolymerization;stereo lithography(SL)
通过光致聚合作用选择性地固化液态光敏聚合物的增材制造（2.1.1）工艺。
2.3 工艺：基础
2.3.1
三维打印 3D printing
利用打印头、喷嘴或其他打印技术，将材料通过沉积的方法来制造实物的工艺。
注：此术语通常在非技术领域中作为增材制造（2.1.1）的同义词，又称3D打印。
2.3.2
成形室 build chamber
增材制造系统（2.1.5）中制造零件的空间。
2.3.3
成形周期 build cycle
一个或多个零件在增材制造系统（2.1.5）成形室中被逐层制造出来的单一工艺过程。
2.3.4
成形范围 build envelope
成形尺寸 build dimension
在成形空间（2.3.6）中可制造零件的x、y和z轴的最大外部尺寸。
注：成形空间的尺寸大于成形范围的尺寸。
2.3.5
成形平台 build platform
成形开始时提供工作面，并在成形过程中起支撑作用的平台。
注：在某些系统中，制造过程中零件（2.6.1）直接或通过支撑结构连接到成形平台。在其他一些系统中，如粉末床（2.5.8）系统，不是必需的。
2.3.6
成形空间 build space
制造零件（2.6.1）的空间，通常在成形室（2.3.2）中或在成形平台（2.3.5）上。
2.3.7
层 layer
材料展平、铺开所形成的薄层。
2.3.8
成形面 build surface
叠加材料的平面区域，通常为最新的沉积层（2.3.7），作为下一层成形的基础。
注1：对第一层，通常成形面为成形平台（2.3.5）；
注2：在定向能量沉积工艺中，成形面可以是已有零件，在此基础上进行材料堆积成形；
注3：如果材料沉积或固化方向是变化的（或两者均变化），可以相对于成形面定义。
2.3.9
成形空间体积 build volume
设备中可用来制造零件（2.6.1）的最大体积。
2.3.10
给料区 feed region
<粉末床熔融（2.2.5）>设备中储存原材料（2.5.2），并在成形周期（2.3.3）中持续提供原料的区域。
2.3.11
生产运行 production run
在一个成形周期（2.3.3）或一系列连续成形周期中，使用相同批次原材料（2.5.2）及工艺条件的所有零件的生产过程。
2.3.12
制造批次 manufacturing lot
某一生产订单中，使用相同的原料、生产运行（2.3.11）、增材制造系统（2.1.5）以及后处理工艺（2.5.6）（如果需要）等生产出来的一批零件。
注：此处，增材制造系统包含一个或多个由设备制造商自行定义的增材制造设备和/或后处理设备。
2.3.13
溢料区 overflow region
<粉末床熔融系统中>在成形周期（2.3.3）期间设备内用于收储过量粉末的区域。
注：某些设备的溢料区可以由一个或多个专用室或粉末回收系统组成。
2.3.14
零件位置 part location
成形空间（2.3.6）中零件（2.6.1）的位置。
注：零件位置通常由零件包围盒（2.4.3）的几何中心（2.4.9）相对于成形空间（2.3.6）原点（2.3.13）的x、y、z坐标定义。
2.3.15
工艺参数 process parameter
在单一成形周期（2.3.3）内使用的一组操作参数及系统设置。
2.3.16
系统设置 system set-up
增材制造系统（2.1.5）的配置参数。
2.3.17
原点 origin;zero point
（0，0，0）<使用x、y、z坐标时>
在坐标系中三个主轴交点处指定的通用参考点。
注：坐标系可以是笛卡尔坐标系或由设备制造商自行定义。
2.3.18
成形原点 build origin
通常位于成形平台（2.3.5）的中心，且固定在成形面上，也可以另行定义。
2.3.19
设备原点 machine origin;machinehome;machine zero point
由设备制造商定义的原点（2.3.17）。
2.3.20
x轴 x-axis
设备坐标系（2.3.23）中与正面（2.1.12）平行，并且与y轴（2.3.21）和z轴（2.3.22）垂直的坐标轴。
注1：除设备制造商另有指定外，通常指设备的x轴；
注2：除设备制造商指定外，x正方向为从设备正面看去，面向成形空间（2.3.6）原点（2.3.17）时从左至右的方向；
注3：通常x轴处于水平位置，且与成形平台（2.3.5）的一个边保持平行。
2.3.21
y轴 y-axis
设备坐标系（2.3.23）中与z轴（2.3.22）和x轴（2.3.20）垂直的轴。
注1：除设备制造商另有指定外，通常指设备的y轴；
注2：除设备制造商指定外，正方向的定义遵循GB/T 19660中的坐标系右手定则。通常当z轴正向向上，此时从设备正面看去，从设备正面到背面的方向是y轴正方向；
注3：当z轴正方向朝下时，从设备正面看去，从设备背面到正面的方向是y轴正方向；
注4：通常y轴处于水平位置，并与成形平台（2.3.5）的一个边保持水平。
2.3.22
z轴 z-axis
设备坐标系（2.3.23）中与x轴（2.3.20）和y轴（2.3.21）(所组成的平面)垂直的轴。
注1：除设备制造商另有指定外，通常指设备的z轴；
注2：除设备制造商指定外，正方向的定义遵循GB/T 19660中的坐标系右手定则。对于采用平面、材料逐层叠加的工艺，层（2.3.7）的法向是z轴正方向；
注3：对于采用平面、材料逐层叠加的工艺，z轴正方向从第一层指向后续层的方向；
注4：材料从不同方向进行叠加时[例如在某定向能量沉积（2.2.2）系统中]，z轴可根据GB/T 19660旋转或滚动确定。
2.3.23
设备坐标系 machine coordinate system
成形平台（2.3.5）中根据某一固定点定义的三维坐标系。三个主轴分别标记为x、y、z，旋转轴分别为A、B和C。与x、y、z的角度用右手笛卡尔坐标表示，或者由设备制造商规定。
2.4 工艺：数据
2.4.1
三维扫描 3D scanning
三维数字化 3D digitizing
通过记录实物表面的x、y、z的坐标值以获取一个实物三维形状和尺寸，并通过软件把各点转化为数字数据的方法。
2.4.2
包围盒 bounding box
可以覆盖三维零件（2.6.1）表面上点的最小长方体。
注：当制造零件含有附加外部特征（例如标签、标牌或浮雕字母）时，包围盒可根据检测零件的几何形状来确定，检测时不包括附加外部特征。
2.4.3
任意方向包围盒 arbitrarily oriented bounding box
生成方向没有限制的包围盒（2.4.2）。
2.4.4
设备包围盒 machine bounding box
<零件（2.6.1）的>表面平行于设备坐标系（2.3.11）的包围盒（2.4.2）。
2.4.5
主包围盒 master bounding box
在一次制造过程中可以包围所有零件（2.6.1）的包围盒（2.4.2）。
2.4.6
面片 facet
通常用来表示三维网格表面或模型元素的三角形或四边形等多边形。
注：在AM（2.1.1）、AMF（2.4.2）和STL（2.4.17）中文件格式均使用三角面片，但在AMF文件中允许三角面片为曲面。
2.4.7
几何中心 geometric centre
<包围盒的>位于零件（2.6.1）的包围盒（2.4.3）的算术中心。
注：包围盒的中心可以位于零件外部。
2.4.8
初始成形方向 initial building orientation
在成形空间体积（2.3.8）中零件的初始放置方向。
2.4.9
干涉 nesting
一个成形周期（2.3.3）中一组零件（2.6.1）的包围盒（2.4.2）或任意方向包围盒（2.4.3）相互重叠的一种状态。
2.4.10
零件再定向 part reorientation
将零件的包围盒（2.4.2）从零件（2.6.1）的初始成形方向（2.4.8）围绕几何中心（2.4.7）旋转的过程。
2.4.11
表面模型 surface model
一种使用平面或/和曲面的集合来描述实体的数学或数字表达方法。这种方法可以用来表示一个封闭区域，也可以表示一个非封闭区域。
2.4.12
STL stereolithography
增材制造文件格式的一种，通过将实体表面的几何信息用三角面片的形式表达，并传递给设备，用以制造实体零件（2.6.1）。
2.4.13
AMF additive manufacturing file format
增材制造（2.1.1）数据文件格式的一种，包含三维表面几何描述，支持颜色、材料、网格、纹理、结构和元数据。
注：AMF可在一个结构关系中表达一个或多个实物。与STL（2.4.12）相似，表面几何信息用三角形网格表示，但在AMF中三角形网格可以弯曲。AMF也可以在网格中指定每个三角形的颜色以及每个体积的材料与颜色。
2.4.14
STEP standard for the exchange of product model data
产品模型数据交换标准。
[见ISO 10303《Industrial automation systems and integration -- Product data representation and exchange》]
2.4.15
IGES initial graphics exchange specification
CAD数据交换格式的一种。
[见ISO 10303《Industrial automation systems and integration -- Product data representation and exchange》]
2.4.16
PDES product data exchange specification
产品数据交换规范，或使用STEP（2.4.14）的产品数据交换。
[见ISO 10303《Industrial automation systems and integration -- Product data representation and exchange》]
2.4.17
XML extensible markup language
由万维网联盟发布的一种标准语言，用来标记信息内容，采用人机可读的格式。
注：通过使用定制表单和架构，采用统一的表达形式，从而允许内容（数据）和格式（元数据）均可以进行转换。
2.5 工艺：成形机理及材料
2.5.1
固化 curing
原材料由液态转化为固态的化学变化过程，以形成最终材料或零件的属性。
2.5.2
原材料 feedstock
增材制造（2.1.1）成形过程中使用的材料。
注：增材制造工艺通常可以使用多种类型的原材料，例如液体、粉末、悬浮体、丝材和薄片等。
2.5.3
熔融 fusion
将两单元或多单元材料以熔化的方式结合在一起形成一个单元材料的过程。
2.5.4
激光烧结 laser sintering;LS
粉末床熔融（2.2.5）工艺中，在成形室（2.3.2）内利用一个或多个激光器将粉末材料选择性地熔融/熔化并逐层烧结叠加的过程。
注：大多数激光烧结设备会在加工过程中部分或完全熔化材料。“烧结（sintering）”这个词是过去使用的术语，是误称，因为这种工艺通常要完全或部分熔化，与传统使用浇铸和热（压力）的金属粉末烧结工艺相反。
2.5.5
零件黏附粉块 part cake
粉末床熔融（2.2.5）工艺中，在成形周期（2.3.3）的最后，黏附在成品零件（2.6.1）上的多余粉块。
2.5.6
后期处理 post treatment
在增材制造（2.1.1）成形工艺后的操作步骤，从而使最终产品达到预期性能。
2.5.7
粉末料 powder batch
作为原材料（2.5.2）的粉末，可以是使用过的粉末（2.5.11），原始粉末（2.5.12），或两者的混合。
2.5.8
粉末床 powder bed
增材制造（2.1.1）工艺中的成形区域，在该区域中原材料（2.5.2）被沉积，通过热源选择性地熔化或者用粘结剂来制造零件。
2.5.9
粉末批 powder lot
在可追溯的受控条件下产生，来自统一制造工艺周期的大量粉末。
注1：粉料的尺寸由粉末供应商定义。一般粉末供应商将粉末分批供给多个增材制造系统用户（2.1.8）；
注2：大多数粉末都要求提供可溯源文件（也被称为“合格证”、“工厂认可证书”或“分析报告”）。
2.5.10
使用过的粉末 used powder
至少在一次成形周期（2.3.3）中被使用过的粉末。
2.5.11
原始粉末 virgin powder
粉末批（2.5.9）中未使用过的粉末。
2.5.12
粉末合批 powder blend
具有相同成分的多个粉末批（2.5.9）的大量混合粉末。
注：粉末合批包含原始粉末（2.5.11）和使用过的粉末（2.5.10），一般由供应商和用户协商确定。
2.6 应用
2.6.1
零件 part
采用增材制造（2.1.1）工艺成形的功能件，可以是预期的完整产品或其部件。
注：一个零件的功能需求通常由预期用途决定。
2.6.2
原型 prototype
功能不一定完善，但可以用来分析、设计和评估整个产品或其部件的实体模型。
注：用作原型零件（2.6.1）的要求仅取决于满足分析和评估的需求，一般由供应商和用户协商确定。
2.6.3
原型模具 prototype tooling
可用作为原型使用的铸模、冲模等，有时被称为过渡模或软模具。
注：当制造生产用模具时，原型模具有时用于试验模具设计和/或生产终端零件（2.6.1）。此时，该模具通常称为过渡模（bridge tooling）。
2.6.4
快速成型 rapid prototyping
以减少样品生产时间而使用增材制造（2.1.1）的技术。
注：应用增材制造（2.1.1）工艺来生产原型产品从而缩短开发周期的技术。历史上，快速成型（RP）是增材制造技术在商业上的最初应用，因此被视为增材制造技术的通用术语而普遍使用。
2.6.5
快速制模 rapid tooling
应用增材制造（2.1.1）技术来制造模具或模具零部件的工艺，与传统模具制造工艺相比，缩短了模具交付周期。
注1：快速模具可以由增材制造工艺直接制造模具，或者用增材制造工艺间接制造出模型，然后再利用二次工艺加工出真正模具；
注2：除增材制造工艺外，“快速制模”技术也可应用减材制造工艺来制造模具和缩短模具交付周期，如数控铣削加工等。
2.7 属性
2.7.1
精度 accuracy
某一结果与可接受参考值或目标值之间的接近程度。
2.7.2
成形态 as built
增材制造工艺中，除需要移除成形平台（2.3.5）、去除支撑和/或去除原材料外，零部件在成形后和后处理工艺前的一种状态。
2.7.3
近净形 near net shape
零件基本不需要后处理工艺即可满足尺寸公差要求的成形状态。
2.7.4
全致密 fully dense
材料的相对密度不小于某一特定值的一种临界状态。
注：此特定值可根据需求由用户和制造商协议确定。
2.7.5
孔隙率 porosity
表达零件致密程度的量，为材料中孔隙的体积占总体积的百分比。
2.7.6
重复性 repeatability
在相同环境条件下，使用相同设备对同一特性进行两次或多次测量时的一致性程度。
A
附 录 A
（资料性附录）
基本原则
A.1 材料叠加成形
实物所具有的功能由其几何形状和材料特性共同决定。为此，为得到实物的预期几何形状（材料可以实现）和特性，通常将制造工艺分解为一系列操作和子工艺。通过生产工艺改变材料形状的过程，可通过以下三种基本方法中的某一种或多种的组合实现：
— 等材制造：所需的形状通过对原材料施加压力得到。例如：锻造、弯曲、铸造、注塑、粉末冶金或陶瓷加工中的坯体压缩等；
— 减材制造：所需的形状通过选择性去除材料得到，例如：铣削、车削、钻削，电火花成形加工等；
— 增材制造：所需的形状通过连续逐层叠加材料得到。
除以上方法外，带有特定形状的实物或零件还可以通过物理、化学方法，将其连接形成更加复杂形状的实物，例如焊接、粘结、紧固件连接等。
增材制造技术利用材料叠加成形方法，通过逐层叠加材料以制造三维实物几何形状。
“材料叠加”是指将原材料叠加并连接（例如熔融或粘结），最常见的方法是通过逐层叠加的方法制造零件。工艺的决定性因素是用于叠加材料的技术。例如，由于不同材料的熔融和粘结原理不同，决定了不同种材料适用不同的工艺。总的来讲，利用增材制造工艺加工形成的产品的基本属性由以下因素决定：
1) 材料的种类（聚合物、金属、陶瓷或复合材料）；
2) 熔融或粘结方法（熔化、固化、烧结等）；
3) 用作增材制造的原材料形态（液态、粉末、悬浮体、丝材、薄片等）；
4) 供料方式（送粉、铺粉等）。
这种通过连续叠加材料以制造零件的工艺，使得零件材料的特性高度依赖于增材制造操作过程中的设备类型和工艺参数。因此，如果不与特定设备和工艺参数关联起来，很难准确预测这些材料的特性。
逐层叠加以制造零件的方法也会引起在零件中材料特性的定向依赖性。因此，某一增材制造零件的材料特性还取决于加工过程中该零件在成形空间里的方向和位置。
A.2 单步和多步增材制造工艺
增材制造工艺的基本方法是通过材料逐层叠加形成三维实物，根据不同的工艺，实物可以通过单一工艺步骤即获得预期的基本几何形状和特性，即单步工艺；或者通过主要工艺步骤获得几何尺寸，再通过二级工艺步骤获得预期材料特性，即多步工艺，参见图A.1。例如，在主要工艺中，通过粘结剂将材料连接以得到基本的几何形状，然后通过后续工艺进一步强化材料。根据零件最终用途，所有的工艺都可能需要一种或多种附加的后处理操作（例如后固化、热处理、精加工等，更多内容参见ISO 17296-2）以获得最终产品的所有预期特性。增材制造技术可以用作生产模具及铸模，再利用模具或铸模生产相关产品。此时，增材制造只作为制作模具的手段，而不是生产最终的产品。因此，这种情况应视为增材制造技术的间接应用。（1.简化、2.原文）
图A.1 单步和多步增材制造工艺
A.3 增材制造工艺原理
连接材料以形成实物的方法有很多，不同类型的材料通过不同方式连接在一起：金属材料通常通过金属键连接，聚合物分子通常通过共价键连接，陶瓷材料通常通过离子和/或共价键连接，复合材料可以通过上述任一方式连接。不同种材料决定了不同的增材制造工艺，另外连接操作还受材料送入系统时的形态以及送料方法影响。对于增材制造工艺来讲，其使用的原材料通常为粉末（干燥、糊状或膏体）、丝材、片材、熔融以及未凝固的液态聚合物。根据原料的不同形态，原料被逐层分布到粉末床中、通过喷嘴/打印头沉积、在实物中逐层叠加，或用光加工液体、糊状或膏体。由于材料的种类众多，不同类型的原料及送料方式，使得形成了多种可以用作增材制造的工艺原理。虽然在世界范围内已经开展了大量研究和开发工作，但是大部分工艺还没有实现，仅很少一部分已经实现商用。
A.3.1 增材制造单步工艺原理概述
零件在单一操作中制造，可以同时获得预期产品的基本几何形状和基本材料特性。去除支撑结构并进行清洗是必要的。图A.2到图A.4给出了金属材料、聚合物材料和陶瓷材料的增材制造单步工艺的概述。
图A.2 金属材料单步增材制造工艺原理概述
图A.3 聚合物材料单步增材制造工艺原理概述
图A.4 陶瓷材料单步增材制造工艺原理概述
A.3.2 增材制造多步工艺原理概述
零件通过两步或多步操作制造，可以首先获得其基本几何形状，然后固化零件以获得预期基本材料特性。理想情况下，首次操作后可以将材料粘结以形成由复合材料组成的零件。图A.5给出了金属材料、聚合物材料和陶瓷材料的多步增材制造工艺原理概述。
图A.5 金属、陶瓷和复合材料的多步增材制造工艺原理概述
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