ГОСТ Р 57589-2017
НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
АДДИТИВНЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ
БАЗОВЫЕ ПРИНЦИПЫ
Часть 2
Материалы для аддитивных технологических процессов. Общие требования
Additive processes. Basic principles. Part 2. Materials for additive manufacturing processes. General requirements
ОКС 71.020
71.100.01
77.160
Дата введения 2017-12-01
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным унитарным предприятием “Всероссийский научно-исследовательский институт стандартизации и сертификации в машиностроении” (ВНИИНМАШ), Акционерным обществом “Наука и инновации” (АО “Наука и инновации”)
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 182 “Аддитивные технологии”
3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ <#link#Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 9 августа 2017 г. N 845-ст#URL%3Ahttps%3A%2F%2Fdocs.cntd.ru%2Fdocument%2F456090682#>
4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
5 ПЕРЕИЗДАНИЕ. Апрель 2019 г.
Правила применения настоящего стандарта установлены в <#link#статье 26 Федерального закона от 29 июня 2015 г. N 162-ФЗ "О стандартизации в Российской Федерации"#URL%3Ahttps%3A%2F%2Fdocs.cntd.ru%2Fdocument%2F420284277%238Q40M1#>. Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном (по состоянию на 1 января текущего года) информационном указателе “Национальные стандарты”, а официальный текст изменений и поправок – в ежемесячном указателе “Национальные стандарты”. В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ближайшем выпуске ежемесячного информационного указателя “Национальные стандарты”. Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования – на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)
Введение
Аддитивные технологические процессы основаны на принципе послойного создания (выращивания) твердого объекта на основе данных – модели. Настоящий стандарт устанавливает общие требования к материалам, применяемым в различных категориях процессов.
1 Область применения
Настоящий стандарт устанавливает базовые принципы аддитивных технологических процессов. В настоящем стандарте приводится обзор существующих процессов, которые в связи с развитием новых технологий не являются исчерпывающими. Настоящий стандарт объясняет, каким образом в различных категориях процессов используются различные типы материалов для формирования геометрии изделия. Настоящий стандарт также описывает, какой тип материала применяется в различных категориях процессов. Характеристики исходного сырья и требования к деталям, изготовленным с помощью различных технологических процессов, будут приведены в последующих отдельных стандартах. Принципы, описанные в настоящем стандарте, распространяются на последующие стандарты.
2 Термины и определения
В настоящем стандарте применены термины по <#link#ГОСТ Р 57558#URL%3Ahttps%3A%2F%2Fdocs.cntd.ru%2Fdocument%2F1200146332%237D20K3#>*.
________________
* <#link#ГОСТ Р 57558-2017#URL%3Ahttps%3A%2F%2Fdocs.cntd.ru%2Fdocument%2F1200146332%237D20K3#> Аддитивные технологические процессы. Базовые принципы. Часть 1. Термины и определения.
3 Общие положения
Настоящий стандарт описывает базовые принципы аддитивных технологических процессов. В настоящем стандарте приведен обзор существующих категорий процессов, а также исходного сырья, используемого для изготовления изделий.
4 Типы деталей и их классификация
4.1 Общие положения
Детали, создаваемые с помощью аддитивных технологических процессов, могут быть использованы как в качестве прототипов, так и в качестве готового изделия (термин “прототип” описан в <#link#ГОСТ Р 57558#URL%3Ahttps%3A%2F%2Fdocs.cntd.ru%2Fdocument%2F1200146332%237D20K3#>). Производимые детали используют в различных сферах применения после этапа разработки изделия и отражают все требования к ожидаемому изделию. Как для прототипов, так и для производимых деталей могут быть использованы различные процессы и материалы в зависимости от типа детали, сферы применения и отрасли промышленности, а также от требований к стоимости и времени поставки. Проектирование деталей и выбор их характеристик – обязанность разработчика. Тесное сотрудничество с поставщиками компонентов целесообразно в зависимости от компетентности заказчика.
4.2 Классификация деталей
Детали должны быть дополнительно разделены на различные классы: от самого строгого класса в отношении качества и прослеживаемости (класс 1) до наименее строгого класса в отношении качества и прослеживаемости. Описание этих классов будет определено в дальнейших стандартах, связанных с исходными материалами, процессами и сферой применения.
5 Технологический процесс
Технологический процесс, применяемый в области аддитивных технологий, характеризуется управлением изготовления деталей на основе данных 3D САПР. Промежуточные стадии, такие как производство оснастки, отсутствуют.
В основном существуют две различные категории процессов:
– одношаговые процессы (одноэтапные процессы): типы процессов аддитивного производства, в которых детали изготавливают за одну операцию, где основная геометрическая форма и свойства материала достигаются одновременно;
– многошаговые процессы (многоэтапные процессы): типы процессов аддитивного производства, в которых детали изготавливают за две или более операций, где первая, как правило, обеспечивает получение основной геометрической формы, а последующие – основные требуемые свойства материала (металл, керамика, полимер или композит).
Примечание – В зависимости от конечной области применения: все процессы могут потребовать одну или несколько дополнительных постобработок, чтобы достичь всех намеченных свойств в конечном продукте. Технологии хорошо известны и широко описаны в различной документации по неаддитивным технологиям и, следовательно, не нуждаются в более подробном описании в настоящем пункте.
6 Категории процессов
6.1 Общие положения
Существуют различные технологические процессы, разработанные для аддитивных технологий. Они сгруппированы в семь основных категорий на основе фундаментальной части функциональности машин.
В последующих стандартах подробная информация и требования для конкретного вида сочетания “сырье/процесс” (например, РА12 – полиамида порошок для сплавления материала в сформированном слое) будут даны, например:
– информация об основополагающих свойствах сырья;
– требования к сырью (предварительное кондиционирование);
– содержательное описание процесса;
– для каждого конкретного вида сырья/процесса сочетание соответствующих свойств, частей (например, газопроницаемость, прочность и др.), включая требования минимальных значений и информацию о приемлемых диапазонах значений;
– обязательные методы количественной оценки;
– информация о сферах применения.
6.2 Существующие категории процессов
6.2.1 Фотополимеризация в ванне
Процесс фотополимеризации в ванне – процесс, при котором предварительно осажденный фотополимер селективно облучается световым излучением (см. <#link#ГОСТ Р 57558#URL%3Ahttps%3A%2F%2Fdocs.cntd.ru%2Fdocument%2F1200146332%237D20K3#>). Под его воздействием соседние полимерные цепи скрепляются друг с другом. Данный процесс отображен на рисунке 1.
|
|
|
|
а) Фотополимеризация в ванне с помощью лазера |
б) Фотополимеризация в ванне с помощью управляемого источника ультрафиолетового излучения |
1 – источник света; 2 – установленное под углом зеркало, фокусирующее падающий на него свет; 3 – строительная платформа и подъемник; 4 – поддерживающая структура; 5 – получаемый продукт; 6 – ванна, заполненная фотополимеризующимся составом; 7 – прозрачные пластины; 8 – фотошаблон; 9 – перекрытие и механизм выравнивания поверхности
Рисунок 1 – Схема двух альтернативных принципов для фотополимеризации в ванне
Сырье: жидкое или пастообразное: фотореакционноспособная смола с наполнителем или без него.
Механизм связи: химическая реакция.
Источник активации: ультрафиолетовое излучение от лазеров или ламп.
Вторичная обработка: чистка, поддержка удаленного материала после отверждения путем дальнейшего воздействия ультрафиолетового излучения.
6.2.2 Струйное нанесение материала
Процесс струйного нанесения материала – процесс аддитивного производства, в котором изготовление объекта осуществляется нанесением капель строительного материала (см. <#link#ГОСТ Р 57558#URL%3Ahttps%3A%2F%2Fdocs.cntd.ru%2Fdocument%2F1200146332%237D20K3#>). Схема данного процесса представлена на рисунке 2.
|
|
1 – система подачи сырья для сборки и материала подложки (опционально зависит от конкретного процесса); 2 – дозирующее устройство (излучение света или источник тепла); 3 – капли строительного материала; 4 – поддерживающая структура; 5 – строительная платформа и подъемник; 6 – получаемый продукт
Рисунок 2 – Схема процесса струйного нанесения материала
Сырье: жидкий фотополимер или расплавленный воск с наполнителем или без него.
Механизм связи: химическая реакция связывания или адгезия в результате затвердевания расплавленного материала.
Источник активации: источник излучения света для химической реакции связывания.
Вторичная обработка: удаление материала, после отверждения под воздействием светового излучения.
6.2.3 Струйное нанесение связующего
Процесс струйного нанесения связующего – процесс аддитивного производства, в котором жидкое связующее выборочно наносится на соединяемые порошковые материалы<#link# #URL%3Ahttps%3A%2F%2Fdocs.cntd.ru%2Fdocument%2F1200146332%237D20K3#>(см. <#link#ГОСТ Р 57558#URL%3Ahttps%3A%2F%2Fdocs.cntd.ru%2Fdocument%2F1200146332%237D20K3#>). Схема данного процесса представлена на рисунке 3.
|
|
1 – система подачи порошка; 2 – порошкообразный материал, распределенный в ванне; 3 – жидкая связующая составляющая; 4 – дозирующее устройство, включая подключение к системе подачи связующего составляющего; 5 – устройство распространения порошка; 6 – строительная платформа и подъемник; 7 – получаемый продукт
Рисунок 3 – Схема процесса струйного нанесения связующего
Сырье: порошки, порошковые смеси или частицы материалов, а также жидкое адгезионное/связующее вещество.
Механизм связи: химическая и/или термическая реакция связывания.
Источник активации: в зависимости от адгезионного вещества: химическая реакция.
Вторичная обработка: удаление порошка, пропитки и проникновения любой жидкости материала в зависимости от материала порошка и применения.
Примечание – Воски, эпоксиды и другие адгезионные вещества используются для полимерных материалов, в то время как металлы и керамики обычно закрепляются путем спекания и инфильтрации с расплавленным материалом.
6.2.4 Синтез на подложке
Процесс синтеза на подложке – процесс аддитивного производства, в котором поверхность предварительно нанесенного слоя порошкового материала выборочно, полностью или частично расплавляется тепловой энергией (см. <#link#ГОСТ Р 57588#URL%3Ahttps%3A%2F%2Fdocs.cntd.ru%2Fdocument%2F1200146486%237D20K3#>). Схема данного процесса представлена на рисунке 4.
Сырье: различные порошки: термопластичные полимеры, чистые металлы или сплавы металлов, структурная или техническая керамика. Любой из порошковых материалов может быть использован как с наполнителями и связующими веществами, так и без них, в зависимости от конкретного процесса.
Механизм связи: термическая реакция связывания.
Источник активации: тепловая энергия, как правило, передающаяся от лазера электронным пучком и/или инфракрасными лампами.
Вторичная обработка: удаление порошка, если применимо, вспомогательного материала, а также различные операции для улучшения качества поверхности, точности размеров и свойств материала: например, микровзрывные работы, фрезерование, шлифование, полирование и термообработка.
|
|
|
|
а) Лазерное сплавление материала в сформированном слое |
б) Электронно-лучевое сплавление материала в сформированном слое |
1 – система подачи порошка (в некоторых случаях порошка в контейнере, как в позиции 7); 2 – порошкообразный материал, распределенный в ванне; 3 – лазер; 4 – установленное под углом зеркало, фокусирующее падающий на него свет; 5 – дозирующее устройство; 6 – строительная платформа; 7 – контейнер с сырьем; 8 – электронно-лучевая пушка; 9 – сфокусированный электронный пучок; 10 – поддерживающая структура; 11 – получаемый продукт
Примечание – Опорная конструкция и сборка подложки обычно требуются для обработки металлического сырья, в то время, как правило, не требуются для полимерного сырья
Рисунок 4 – Схема двух типов процесса синтеза на подложке
6.2.5 Экструзия материала
Процесс экструзии материала – процесс аддитивного производства, в котором материал выборочно подается через сопло или жиклер (см. <#link#ГОСТ Р 57588#URL%3Ahttps%3A%2F%2Fdocs.cntd.ru%2Fdocument%2F1200146486%237D20K3#>). Схема данного процесса представлена на рисунке 5.
|
|
1 – поддерживающая структура; 2 – строительная платформа и подъемник; 3 – подогреваемое сопло; 4 – поставка сырья; 5 – получаемый продукт
Рисунок 5 – Схема процесса экструзии материала
Сырье: волокно или пасты, как правило, термопласты и структурная керамика.
Механизм связи: химическая и/или термическая реакция связывания.
Источник активации: тепло, ультразвук или химическая реакция между компонентами.
Вторичная обработка: удаление поддерживающей структуры.
6.2.6 Прямой подвод энергии и материала
Процесс прямого подвода энергии и материала – процесс аддитивного производства, в котором тепловая энергия используется для соединения материалов путем сплавления по мере их нанесения (см. <#link#ГОСТ Р 57588#URL%3Ahttps%3A%2F%2Fdocs.cntd.ru%2Fdocument%2F1200146486%237D20K3#>). Схема данного процесса представлена на рисунке 6.
|
|
1 – бункер с порошком; 2 – направленный луч энергии, например: лазер, электронный или плазменно-дуговой пучок; 3 – получаемый продукт; 4 – подложка; 5 – проволока (нить) катушки; 6 – строительный стол
Рисунок 6 – Схема процесса прямого подвода энергии и материала
Примечания
1 Перемещение в системе координат (обычно оси 3-6) достигается путем перемещения сопла и строительного стола.
2 Альтернативные системы подачи материала, например: порошок подается через энергетический луч, порошок подается в координату энергии, нити накала (проволоки), подаваемой в координату энергии.
Сырье: порошок или проволока, как правило, из металла; для определенных применений к основному веществу могут быть добавлены керамические частицы.
Механизм связи: термическая реакция связывания – плавление и застывание.
Источник активации: лазер, электронный луч или плазма.
Вторичная обработка: улучшение состояния поверхности, например: механическая обработка, микровзрывные работы, лазерное оплавление, шлифовка или полировка и улучшение свойств материала (например, термообработка).
6.2.7 Листовая ламинация
Процесс листовой ламинации – процесс аддитивного производства, в котором изготовление детали осуществляется скреплением листов материала (см. <#link#ГОСТ Р 57588#URL%3Ahttps%3A%2F%2Fdocs.cntd.ru%2Fdocument%2F1200146486%237D20K3#>). Схема данного процесса представлена на рисунке 7.
|
|
а) лист непрерывного слоистого рулона
|
|
б) лист прерывистого слоистого рулона
1 – отрезной механизм; 2 – излишки материла* в рулоне; 3 – барабан ламинатора; 4 – строительная платформа и подъемник; 5 – получаемый продукт; 6 – рулон с сырьем; 7 – излишний материал; 8 – исходный материал
Рисунок 7 – Схема процесса листовой ламинации
________________
* Текст документа соответствует оригиналу. – Примечание изготовителя базы данных.
Сырье: листовой материал, как правило, бумага, металлическая фольга, полимеры или композитные листы, изготовленные преимущественно из металла или керамического порошка, скрепленные связующим веществом.
Механизм связи: термическая реакция или химическая реакция склеивания, ультразвук.
Источник активации: локальный или общий нагрев, химическая реакция и ультразвуковые датчики.
Вторичная обработка: удаление отходов и необязательно спекание, инфильтрация, термическая обработка, шлифовка или механическая обработка для улучшения качества поверхности.
|
УДК 774:002:006.354 |
ОКС 71.020 |
|
71.100.01 |
|
|
77.160 |
|
|
Ключевые слова: аддитивные технологии, аддитивные технологические процессы, материалы, базовые принципы |
|
Электронный текст документа
подготовлен АО “Кодекс” и сверен по:
официальное издание
М.: Стандартинформ, 2019
<#link#Источник#URL%3Ahttps%3A%2F%2Fdocs.cntd.ru%2Fdocument%2F1200146487#>
