Термины и определения на аддитивные технологические процессы

 Введение

Установленные в ГОСТ Р 57558-2017 (далее – стандарт) термины расположены в систематизированном порядке, отражающем систему понятий в области аддитивных технологий.

Для каждого понятия установлен один стандартизованный термин.

Некоторые термины сопровождены краткими формами, представленными словосочетанием и/или аббревиатурой, которые следует применять в случаях, исключающих возможность их различного толкования.

Краткие формы, представленные словосочетанием, а также синонимичные понятия приведены в круглых скобках после стандартизованного термина.

Приведенные определения можно при необходимости изменить, вводя в них производные признаки, раскрывая значения используемых в них терминов, указывая объекты, входящие в объем определяемого понятия. Изменения не должны нарушать объем и содержание понятий, определенных в настоящем стандарте.

Термины, установленные настоящим стандартом, рекомендуются для применения в документации всех видов, научно-технической, учебной и справочной литературе.

В настоящем стандарте в качестве справочных данных приведены иностранные эквиваленты для ряда стандартизованных терминов на английском языке.

Если часть термина взята в квадратные скобки ("[ ]"), это означает, что выделенные слова могут заменить либо все предшествующие слова в термине, либо некоторые из них.

 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает термины и определения, используемые в технологиях аддитивного производства (АП), которые основаны на аддитивном принципе изготовления деталей, т.е. на создании физических пространственных изделий путем последовательного добавления материала.

Настоящий стандарт предназначен для обеспечения базового понимания фундаментальных принципов АП и введения на их основе четкой терминологии в области технологий АП.

Настоящий стандарт устанавливает применяемые в науке, технике и производстве термины и определения понятий видов аддитивных технологических процессов.

 Основные термины

3D-принтер

3D printer

Установка для 3D-печати.

Аддитивное производство; АП (аддитивный технологический процесс)

additive manufacturing

Процесс изготовления деталей, который основан на создании физического объекта по электронной геометрической модели путем добавления материала, как правило, слой за слоем, в отличие от вычитающего (субтрактивного) производства (механической обработки) и традиционного формообразующего производства (литья, штамповки).

Система АП (аддитивная система)

additive manufacturing system

Установка АП и вспомогательное оборудование, используемое для АП.

Пользователь установки АП

AM machine user

Оператор или организация, использующие установку АП.

Пользователь системы АП (пользователь аддитивной системы)

AM system user

Оператор или организация, использующие аддитивную систему или любую часть аддитивной системы.

Фронтальная сторона установки

front of a machine

Сторона установки, перед которой должен стоять оператор, чтобы получить доступ к пользовательскому интерфейсу установки и/или главному смотровому окну.

Примечание — Если иное не указано производителем установки.

Питатель

material supplier

Источник материала/сырья для переработки в системе АП.

Примечание — В настоящем стандарте под термином «материал» подразумеваются сырье, полуфабрикаты, применяемые для переработки в системе АП.

Многошаговый процесс (многоэтапный процесс)

multi-step process

Тип процесса АП, в котором детали изготавливают за две или более операции, при этом на 1-й стадии, как правило, обеспечивается получение заданной геометрической формы, а на последующих за счет консолидации детали формируются основные требуемые свойства используемого материала (металл, керамика, полимер, композит и др.).

Примечание — Удаление структур поддержек и операция очистки могут быть необходимы, однако в данном контексте не рассматриваются как отдельный процесс.

Одношаговый процесс (одноэтапный процесс)

single-step process

Тип процесса АП, в котором детали изготавливают за одну операцию, при этом основная геометрическая форма и свойства материала достигаются одновременно.

 Типы процесса

Струйное нанесение связующего

binder jetting

Процесс АП, в котором порошковые материалы соединяются выборочным нанесением жидкого связующего.

Прямой подвод энергии и материала

directed energy deposition

Процесс АП, в котором энергия от внешнего источника используется для соединения материалов путем их сплавления в процессе нанесения.

Примечание — Источник энергии (например, лазер, электронный луч, плазма и др.) используют для полного или неполного расплавления наносимых материалов.

Экструзия материала

material extrusion

Процесс АП, в котором материал выборочно подается через сопло или жиклер.

Струйное нанесение материала

material jetting

Процесс АП, в котором изготовление объекта осуществляют нанесением капель строительного материала.

Примечание — Например, материалы, содержащие фотоотверждаемый полимер и воск.

Синтез на подложке

powder bed fusion

Процесс АП, в котором энергия от внешнего источника используется для избирательного спекания/сплавления предварительно нанесенного слоя порошкового материала.

Листовая ламинация

sheet lamination

Процесс АП, в котором изготовление детали осуществляется послойным соединением листовых материалов.

Фотополимеризация в ванне

vat photopolymerization

Процесс АП, в котором жидкий фотополимер выборочно отверждается (полимеризуется) в ванне световым излучением.

 Технология. Общие положения

Трехмерная печать (3D-печать)

3D printing

Производство объектов путем послойного нанесения материала печатающей головкой, соплом или с использованием иной технологии печати.

Рабочая камера

build chamber

Замкнутый объем внутри системы АП, в котором происходит изготовление деталей.

Цикл построения

build cycle

Единичный цикл процесса, в котором один или более компонентов изготавливаются в рабочей камере системы АП.

Пространство построения

build envelope

Наибольшие внешние измерения по осям х, у и z в пределах области построения, в которой детали могут быть изготовлены.

Примечание — Размеры области построения могут быть больше размеров пространства построения.

Платформа построения

build platform

База, являющаяся опорной поверхностью, с которой начинается изготовление детали(-ей).

Примечание — В некоторых системах детали строятся прикрепленными к строительной платформе либо непосредственно, либо через структуры поддержек. В других системах прикрепление к строительной платформе необязательно.

Область построения

build space

Место, где возможно изготовление детали, как правило, на платформе построения в пределах рабочей камеры.

Поверхность построения

build surface

Область, где происходит нанесение материала, как правило, на последнем слое, который становится основанием для формирования следующего слоя.

Примечания:

1. Для 1-го слоя поверхностью построения часто является платформа построения.
2. В случае процесса прямого подвода энергии и материала поверхностью построения может быть существующая деталь, на которую наносят материал.
3. Если направление нанесения материала является переменной величиной, поверхность построения может определяться по отношению к поверхности конструкции.

Строительный объем

build volume

Общий полезный объем, доступный в установке для изготовления деталей.

Зона подачи (бункер подачи) [в синтезе на подложке]

feed region

Место(а) в установке, где хранится сырье, из которого часть сырья (слой порошка) доставляется на подложку в течение цикла построения.

Слой [вещества]

layer

Материал, предварительно нанесенный для создания поверхности.

Система координат установки

machine coordinate system

Трехмерная система координат, определяемая фиксированной точкой на платформе построения стремя главными осями, обозначенными х, у, z, с направлениями вращения вокруг каждой из этих осей, обозначенными А, В, и С соответственно, где углы между х, у и z – декартовы (система может быть определена изготовителем установки).

Примечание — Система координат установки зафиксирована по отношению к установке, в отличие от координатных систем, связанных с поверхностью конструкции, которая может быть перенесена или повернута.

Производственная партия

manufacturing lot

Набор деталей, изготовленных из одного сырья, из одной серии деталей, с использованием системы АП и постобработки (при необходимости), по единому производственному техническому заданию.

Примечание — Система АП может включать в себя одну или несколько установок АП и/либо установок постобработки по согласованию между поставщиком АП и потребителем.

Начало координат [нулевая точка (0, 0, 0)]

origin, zero point

Заданная точка начала координат, в которой три основных оси в системе координат пересекаются.

Примечания:

1. Применяется в трехмерной системе координат при использовании х, у и z координат.
2. Система координат может быть декартовой или определяться производителем установки.
3. Нулевую точку изначально определяет производитель установки.

Нулевая точка построения

build origin

Нулевая точка, наиболее часто находящаяся в центре платформы построения и определяющая лицевую поверхность построения. Нулевая точка построения может быть определена настройками.

Нулевое положение рабочих частей установки

machine origin, machine home, machine zero point

Исходное положение рабочих частей установки.

Зона излишков [в синтезе на подложке]

overflow region

Место(а), расположенное(ые) в установке, в которое(ые) попадает и в котором(ых) хранится избыток порошка во время цикла построения.

Примечание — Для некоторых типов установок зона излишков может состоять из одной или нескольких специализированных камер или систем рециркуляции порошка.

Положение детали

part location

Место детали в строительном объеме.

Примечание — Положение детали, как правило, определяется координатами х, у и z положения геометрического центра ограничительного блока по отношению к строительному объему и началу координат.

Технологические параметры

process parameters

Набор рабочих параметров и системных настроек, используемых во время цикла построения.

Серия деталей

production run

Все детали, произведенные в одном цикле построения или нескольких последовательных циклах построения с использованием сырья из одной партии и одинаковых условий технологического процесса.

Настройки системы

system set-up

Конфигурация системы АП для проведения построения.

Ось х установки

x-axis

Ось в системе координат установки, которая проходит параллельно передней стороне установки и перпендикулярно к оси у и оси z.

Примечания:

1. Положительное направление оси х – направление слева направо, если смотреть со стороны фронтальной части установки, при направлении к строительному объему от начала координат.
2. Обычно ось х горизонтальна и параллельна одному из краев платформы построения.
3. Если иное не указано производителем установки.

Ось у установки

y-axis

Ось в системе координат установки, которая перпендикулярна оси z и оси х.

Примечания:

1. Положительное направление оси у определяется по правилу правой системы координат. Чаще всего, в случае положительного направления по оси z вверх, положительное направление по оси у будет направлено от фронтальной к задней стороне установки, если смотреть с фронтальной части установки.
2. В случае положительного направления оси z вниз, положительное направление по оси у будет направлено от задней части установки к фронтальной, если смотреть с фронтальной части установки.
3. Как правило, ось у горизонтальна и параллельна с одним из краев строительной платформы.
4. Если иное не указано производителем установки.

Ось z установки

z-axis

Ось в системе координат установки, которая перпендикулярна оси х и оси у.

Примечания:

1. Положительное направление оси z определяют по правилу правой системы координат. Для процессов, использующих послойное нанесение материала в одной плоскости, положительное направление по оси z будет определено как нормаль к слоям.
2. Для процессов, использующих послойное нанесение материала в одной плоскости, положительное направление по оси z – это направление от 1-го слоя к последующим слоям.
3. Когда нанесение материала возможно с различных направлений [например, как в процессе прямого подвода энергии и материала] ось z может быть определена относительно поверхности детали.
4. Если иное не указано производителем установки.

 Технология. Данные

3D-сканирование (3D-оцифровка)

3D scanning, 3D digitizing

Способ получения данных о форме и размерах объекта в пространственном представлении путем записи х, у и z координат точек поверхности объекта и преобразования набора точек в электронную геометрическую модель при помощи специализированного программного обеспечения.

Примечание — Общепринятые способы по большей части автоматизированы. Они скомбинированы с контактной измерительной головкой оптическим сенсором или другим приспособлением.

Формат файлов АП; ФФАП

Additive Manufacturing File Format, AMF

Формат файлов для коммуникационной (для обмена данных) электронной геометрической модели АП, включающей в себя пространственное описание геометрии поверхности, со встроенной поддержкой для цвета, материалов, сеток координат, групп элементов и метаданных.

Примечание — Формат файлов АП может представлять один из множества объектов, указанных (классифицированных) в группе элементов. По аналогии с STL, геометрия поверхности представлена сеткой треугольных элементов, но в ФФАП треугольники могут быть изогнуты. ФФАП может также устанавливать материал и цвет каждого объема и цвет каждого треугольника в сетке.

Ограничительный блок детали

bounding box of a part

Ортогонально направленный кубоид с минимальным периметром, который охватывает максимально удаленные точки поверхности пространственной детали.

Примечание — Если изготавливаемая деталь включает в себя контроль геометрии и дополнительные элементы расширения геометрии (например, места для маркировки, выступы или рельефные буквы), ограничивающий блок может быть установлен с учетом контроля геометрии детали, исключая эти элементы расширения.

Произвольно ориентированный ограничительный блок детали

arbitrarily oriented bounding box of a part

Ограничительный блок, который рассчитывается без каких-либо ограничений, оказывающих влияние на его ориентацию.

Ограничительный блок установки детали

machine bounding box of a part

Ограничительный блок детали, в котором все поверхности параллельны системе координат установки.

Общий ограничительный блок

master bounding box

Ограничительный блок, который включает все детали одного построения.

Расширяемый язык разметки

extensible markup language, XML

Стандарт консорциума Всемирной паутины, разработанный для пометки информации, содержащейся в документах, предлагающий средства для предоставления содержимого в одинаково хорошо удобном формате для чтения человеком и компьютерными программами.

Примечание — Благодаря использованию настраиваемого стиля таблиц и схем информация может быть представлена унифицированным способом, позволяющим обмен как информацией (данными), так и форматом (метаданными).

Фасет

facet

Трех- или четырехсторонний полигон, представляющий собой элемент пространственной полигональной сетки поверхности модели.

Примечание — Фасеты в виде треугольников используются в формате файлов, относящихся к АП: ФФАП и STL; однако в ФФАП разрешается, чтобы фасеты в виде треугольников были искривлены.

Геометрический центр (центр ограничительного блока)

geometric center of a bounding box

Локация в арифметическом центре ограничительного блока детали.

Примечание — Центр ограничительного блока может лежать за пределами детали.

IGES (стандарт обмена исходной графической информацией)

initial graphics exchange specification

Нейтральный формат файлов, предназначенный для переноса двух- и трехмерных данных чертежей между разнородными системами автоматизированного проектирования.

Начальная ориентация построения

initial build orientation of a part

Ориентация детали, в которой она была впервые помещена в строительный объем.

Компоновка в АП

nesting

Процесс расположения электронных моделей в строительном объеме таким образом, чтобы их ограничительные блоки, произвольно ориентированные ограничительные блоки или иные перекрывались с целью оптимального использования строительного объема.

PDES

Product Data Exchange Specification or Product Data Exchange using STEP

Спецификация обмена информации по продукции или обмен информацией по продукции использует STEP.

Переориентация детали

part reorientation

Вращение ограничительного блока вокруг геометрического центра детали относительно начальной ориентации построения.

STEP

Стандарт обмена данными модели изделия.

STL

Формат данных модели, описывающий геометрию поверхности объекта как мозаику из треугольников. Используется для передачи геометрических моделей на установки для изготовления деталей.

Модель поверхности

surface model

Математическое или цифровое представление объекта в виде набора плоских и/или искривленных поверхностей, которое может, но не обязательно должно, представлять собой замкнутый объем.

 Технология. Материал

Отверждение

curing

Химический процесс, результатом которого является материал с конечными свойствами или другой материал.

Сырье

feedstock

Основная масса исходных материалов, используемая в процессе АП.

Примечание — Для процессов АП основными исходными материалами, как правило, являются жидкости, порошки, проволоки, суспензии, волокна, листы и т.д.

Синтезирование

fusion

Объединение двух и более частиц материала в одну частицу.

Лазерное спекание/сплавление

laser sintering; LS

Процесс синтеза на подложке, выполняемый для производства деталей из порошковых материалов с использованием одного или более лазеров для выборочного спекания или сплавления частиц на поверхности, слой за слоем, в закрытой камере.

Примечания:

1. Большинство установок лазерного спекания/сплавления частично или полностью расплавляют обрабатываемые материалы. Термин «спекание» является историческим и неправильным, в противоположность традиционному спеканию металлических порошков при помощи пресс-форм, температуры и/или давления.
2. При температуре, превышающей точку плавления основного компонента порошковой композиции, содержащей тугоплавкую фазу, будет происходить жидкофазное спекание, т.е. термин «спекание» для данных процессов допустим.

Порошковый массив с деталью

part cake

Частично агломерированный массив порошка, окружающий изготовленные детали при синтезе на подложке в условиях нагреваемой рабочей камеры.

Постобработка

post-processing

Комплекс операций по обработке изделия для придания ему необходимых свойств, входящий в многошаговый процесс.

Загрузочная партия порошка

powder batch

Порошок, используемый в качестве сырья, который может являться использованным порошком, первичным порошком или порошковой композицией для АП.

Подложка

powder bed, part bed

Область построения в системе АП, в которой сырье наносится и выборочно спекается/сплавляется посредством энергии от внешнего источника или связывается посредством адгезии для изготовления деталей.

Порошковая композиция для АП

powder blend

Количество порошка, полученного путем перемешивания порошков из одной или нескольких партий порошка, имеющих одинаковый химический и гранулометрический состав в заданных пределах.

Примечание — Обычным видом порошковой композиции является смесь первичного и использованного порошков. Особые требования к порошковым композициям обычно определяются их применением или договоренностью между поставщиком и потребителем.

Партия порошка

powder lot

Количество порошка, произведенного при отслеживаемых, контролируемых условиях, за один цикл порошкового производства.

Примечания:

1. Размер партии порошка определяется поставщиком порошка.
2. Большинство систем менеджмента качества, как правило, требует сопроводительную документацию на партию порошка. К такой документации относятся сертификаты соответствия, акты испытаний и т.д.

Использованный порошок

used powder

Порошок, который использован в качестве сырья для установки АП как минимум в одном цикле построения.

Первичный порошок

virgin powder

Неиспользованный порошок из одной партии порошка

 Приложения

Деталь

part

Вид изделия, изготовленного из однородного по наименованию и марке материала (или нескольких таких материалов одновременно), получаемый одношаговым процессом или многошаговым процессом, удовлетворяющий требованиям нормативной и конструкторской документации.

Прототип

prototype

Вид изделия, получаемый одношаговым или многошаговым процессом и являющийся опытным образцом или рабочей моделью, который служит для предварительной оценки характеристик, дизайна или свойств изделия.

Оснастка для прототипа

prototype tooling

Изложницы, пресс-формы и другие приспособления для применения в прототипировании; иногда под этим термином подразумевается временная оснастка.

Примечание — Этот тип оснастки иногда может быть использован для испытания конструкции оснастки и/или производства детали для потребителя, пока основную оснастку изготавливают. В таком случае под этим термином подразумевается временная оснастка.

Быстрое прототипирование

rapid prototyping in additive manufacturing

Применение АП, направленное на снижение времени для производства прототипов.

Быстрое инструментальное производство

rapid tooling

Применение АП, направленное на производство инструментов или элементов оснастки с сокращенным сроком изготовления по сравнению с традиционным инструментальным производством.

Примечания:

1. Быстрым инструментальным производством оснастка может быть произведена непосредственно АП или опосредованно, путем производства образца (лекала), который, в свою очередь, будет использован для производства оснастки.
2. Помимо АП термин «быстрое инструментальное производство» применяют для инструмента с сокращенным сроком изготовления при использовании в вычитающих технологиях (например, фрезерование).

 Свойства

Точность АП

accuracy

Степень близости результатов измерений геометрии детали к принятому опорному значению.

Заготовка АП

as built

Состояние детали, изготовленной аддитивным процессом, без какой-либо постобработки, кроме, при необходимости, удаления со строительной платформы, удаления структур поддержек и/или неиспользованного сырья.

Конечная плотность

fully dense

Плотность синтезированного материала, достигаемая при оптимальных технологических параметрах.

Примечания:

1. Производить материал без несплошностей практически невозможно, некоторая микропористость обязательно будет присутствовать.
2. Размеры и допустимое количество несплошностей обычно определяются требованиями к свойствам конечного продукта.

Форма, близкая к конечной

near net shape

Геометрическая форма детали, максимально приближенная к конечной требуемой форме, для которой необходима минимальная постобработка для достижения ее точности.

Пористость

porosity

Наличие в материале детали некоторого количества пор.

Примечание — Пористость может быть определена как объемная доля несплошностей в процентах по отношению ко всему объему детали.

Повторяемость АП

repeatability

Прецизионность АП в условиях повторяемости. К условиям повторяемости относятся: один и тот же метод измерений; идентичные объекты измерения; одна и та же лаборатория; один и тот же оператор; одно и то же оборудование и короткий промежуток времени.

 Литература

1. ГОСТ Р 57558-2017 Аддитивные технологические процессы. Базовые принципы. Часть 1. Термины и определения