《增材制造 测试件 增材制造系统几何性能评估》征求意见稿

ICS25.030J团体ICS25.030J增材制造测试件增材制造系统几何性能评估Additivemanufacturing—Testartifacts—Geometriccapabilityassessmentofadditivemanufacturingsystems（征求意见稿）FORMTEXTFORMTEXTXXXX-FORMTEXTXX-FORMTEXTXX发布FORMTEXTXXXX-FORMTEXTXX-FORMTEXTXX实施中国机械制造工艺协会发布T/CAMMTXXXX—XXXXT/CAMMTXXXX—XXXXT/CAMMT××—××××目次 I前言 II引言 I1范围 12规范性引用文件 13术语和定义 14制备测试件的一般要求 14.1原材料 14.2工艺规范 14.3文件格式 14.4测试测试件的数量和位置 24.5成形位置和方向 24.6标记 24.7测试件阵列与合并 24.8支撑和后处理 35测量测试件的一般要求 35.1通则 35.2沉积态测试件的测量 35.3测量方案 35.4测量不确定度 36测试件几何形状 36.1概述 46.2精度 46.3成形分辨率 56.4表面粗糙度 136.5标记 15附录A(资料性)测试测试件摆放示例 17附录B(资料性)测试方法 19附录C(资料性)测试过程 22参考文献 26前言本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件由中国机械制造工艺协会提出。本文件由中国机械制造工艺协会标准化工作委员会归口。本文件起草单位:。本文件主要起草人:。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本文件版权归中国机械制造工艺协会所有。未经事先书面许可，本文件的任何部分不得以任何形式或任何手段进行复制、发行、改编、翻译、汇编或将本文件用于其他任何商业目的等。引言本文件中规定的测试方法在给定系统设置和工艺参数并结合特定的原材料下用于评估增材制造系统的性能。本文件通过测试增材制造系统可成形的最小特征尺寸、表面粗糙度和测试件的几何尺寸精度进行几何性能评估。标准测试件主要用于定量评估增材制造系统的几何性能,可以在新设备安装时直接成形并进行测量。同时，可在系统维护后或根据质量体系的要求，用于定期评估某一增材制造系统的性能或诊断故障。本文件规定的标准测试件可用于买方和卖方之间评估增材制造零件或增材制造系统的能力。本文件规定的测试数据可以用来衡量新的工艺参数或材料对增材制造系统性能的影响。本文件描述了一组测试几何图形，每个测试几何图形都被设计用于研究一个或多个特定的性能指标，以及将这些几何图形配置到测试件中的几个示例。它规定了要测量的测试几何图形的数量和质量，但没有规定具体的测量方法。不同的用户应用程序可能需要不同等级的性能。特定的测试几何图形可能在每个增材制造系统都需要成形，以帮助建立性能追溯。并不是所有的标准测试件都需要成形，可根据最终用户的需求，单独成形单一的标准测试件。本文件讨论了特征配置的示例，以及测量不确定度要求，以演示低和高等级的检查和性能。增材制造测试件增材制造系统几何性能评估范围本文件规定了增材制造测试件制备、测量和几何图形的一般要求。本文件适用于利用测试件进行增材制造系统校准和成形能力评估。规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T35022增材制造主要特性和测试方法零件和粉末原材料GB/T35351增材制造术语GB/T39329—2020增材制造测试方法标准测试件精度检验GB/T41507增材制造术语坐标系和测试方法术语和定义GB/T35351界定的术语和定义适用于本文件。制备测试件的一般要求原材料为确保检测结果的可重复性，制作测试件的原材料需符合用户确定的材料规范。对于原材料是粉末形态的，材料规范应包括化学成分、粉末流动性、粒形、粒度及粒度分布等要求。虽然材料规范不会规定详细的内容，但供应商应按照规定的要求记录并报告。对于原材料为粉末的增材制造工艺，材料规范应明确原始粉末再利用的要求，包括原始粉末/使用过粉末的混合百分比、混合方法等。工艺规范测试件加工前，供需双方应确定满足要求的工艺规范。加工时记录用户可定义的零件成形的工艺条件，如层厚、成形策略（例如：扫描路径和/或扫描参数）、温度等。一个成形过程中所有测试件的工艺应相同。不同批次测试件的成形参数可能有所不同，因此成形之前供应商和用户应就工艺规范中的参数达成一致。文件格式准备增材制造工艺规范应包括所使用文件的格式和文件转换步骤，文件为包含切片参数的数字文件。在创建和转换数据文件时应避免模型的失真，否则会影响测试件的测试结果，因此，工艺规范应规定所使用文件的格式、切片参数及数据文件的准备步骤。文件转换要求为确保测试件能够准确反映增材制造系统的成形能力，CAD模型转换为AMF、STL或其他任何中间文件格式时，选择的文件转换公差应确保数据与CAD模型的最大偏差小于增材制造系统预期精度的1/4，并且基于良好的测量条件，理想情况下小于所评估增材制造系统预期精度的1/10。目前，大多数增材制造设备无法生产精度优于10μm的零件，因此CAD模型保存为STL/AMF格式时，应确保至少2.5μm或更高精度。这只是一般性指导，应针对具体的增材制造系统进行确认。建议用户检查最大偏差，并记录使用的转换参数以及任何最大偏差，如弦高和角度公差。文件在转换期间或转换之后不宜放大或缩小，可使用设备的校正因子(例如偏置、轴缩放等)修正模型，并将其记录为工艺过程的一部分。测试测试件的数量和位置测试件总数量不少于5件，确保测试规范要求的足够的样本进行具有统计显著性的测量。测试件覆盖的成形区域对成形平台要有足够的区域覆盖率以检测不同成形位置之间的性能差异。采用较大区域覆盖率的方案能评估整个增材制造系统的一致性。这是所有测试的最优方案，并对具有“最佳位置”的工艺尤为重要(例如，某些振镜控制的激光系统在成形平台的中心位置可重复性更好)。建议测试件的摆放区域至少占设备成形平台的80%。如果位置效应与用户要求的特定试验无关，则可根据供应商和用户之间的协议选择单个成形位置。如果测试件较少，区域覆盖率低，宜对增材制造系统性能进行抽查。如有特殊要求，测试件的数量由供应商和用户协商确定。成形位置和方向测试件旨在表明增材制造系统几何成形能力的优缺点，因此会有的几何特征在成形中失败，在成形时应将可能会失败的几何特征置于最小风险的位置，因为成形失败的成形层会导致其余部分的失效。例如，在粉末床熔融工艺中，建议将可能失败的特征定位在整体成形的最小风险的位置，以降低失效的部件阻碍到其他部件的风险。按照GB/T41507的规定，测试报告应包含测试件的成形位置和方向。标记将标记符号添加到测试件上以识别测试件的成形方向和零件位置，见6.4。测试件阵列与合并测试件的几何图形不应缩放（这将影响到测试结果），但是可以阵列以获得更大的覆盖区域，其中线性测试件推荐采用阵列的方式。当需要阵列测试件以获得更好的覆盖范围时，可以合并多个测试件，这可在切片和其他文件准备之前合并相邻的AMF或STL文件来实现。增材制造是沿Z轴逐层成形，在X-Y方向上是基于像素的打印，因此成形过程中零件位置能够影响测试结果，通过测试件反馈设备精度尤其如此。在准备切片文件和将切片文件导入到设备的过程中，文件转换中数据的四舍五入会影响特定图层或像素的成形。因此根据GB/TXXXXX《增材制造术语坐标系和测试方法》中的要求，应将测试件的成形方向与检测结果结合起来报告。在某些增材制造工艺(特别是金属增材制造)中，测试件附近大量的热量可能会影响测试件的几何精度，建议用户制作测试件时确保足够的间距。对于长测试件，应进行非线性检测和周期性校正。支撑和后处理成形过程中应避免使用或者仅使用不影响测量结果的支撑结构。如使用支撑，应记录支撑方案包括但不限于材料、几何尺寸、去除方法。在不影响准确反映增材制造系统的几何成形能力情况下，可进行适当的表面处理或后处理，否则不宜进行任何的表面处理或后处理。测量之前所进行的不可避免的后处理(如去除支撑)，应将过程的细节作为报告的一部分。报告应包括对研磨介质的描述以及研磨方法。同时，将后处理(例如金属零件的喷砂)之前和之后的测试件分别测量并一起记录。测量测试件的一般要求通则本章给出了测量测试件的指导原则，具体测量要求见第6章。本文件没有规定任何具体的测量方法，可以通过各种测量技术和测量设备来完成。例如三坐标测量机、光学扫描仪、千分表、表面轮廓仪等。GB/T35022推荐了一些测量方法，测量方法应在报告中体现，详细信息见附录A和附录B。沉积态测试件的测量在进行任何的后处理之前，应将测试件冷却至室温，然后从增材制造系统中移出直接测量。用户可能要求在测量之前将测试件保持在一定的温度和湿度范围内。如果测试件是粉末床熔融工艺制造的，在测量之前应将残余粉末清理干净。如果测试件成形在成形平台上，可在平台上直接测量，若无法在成形平台上测量，必须移出时，应在报告中说明。如果需要后处理，记录每个后处理的细节，并将后处理之前和之后的测试件分别测量并一起记录。测量方案对于尺寸测量和表面粗糙度测量，测量方案会影响整体测量不确定度，包括测量设备、测量特征或表面测量点的数量和分布。对于粗糙度测量，测量方案包括测量参数(例如，取样长度)。测量方案依据零件部分或特征是非常明确的，其影响因素较多。因此，并没有所谓通用的最优测量方案。虽然如此，附录A和B仍然推荐了一些测量方案。在选择具体测量方案时，测量不确定度是选择测量设备的重要依据，根据实际情况选择最小测量不确定度的测量方案。看似较平的表面可能非常不均匀或粗糙，则需要增加测量点以获得平均结果。测量不确定度每项测量的标准不确定度应与测量结果一起报告。用户应记录测量过程和使用设备的任何校准和质量保证体系，应在测试报告中明确测量设备的精度。测试件几何形状概述下文描述了七种类型的测试件，每种测试件旨在测试增材制造系统不同的性能或能力。精度线性精度测试件目的测试系统沿特定方向的线性定位精度。根据测试件成形方向和设备配置，测试件的线性误差可作为诊断系统运动误差或定位补偿的依据。图1为X,Y方向线性精度测试件的工程图。测试件由矩形实心基座和顶上的矩形凸起构成。测试件特征的包围盒为55mm×5mm×8mm，端部凸起为2.5mm×5mm×5mm，中心凸起为5mm×5mm×5mm。凸起的间距沿工件长度从5mm增加到7.5mm、10mm和12.5mm。单位：毫米图1X,Y方向线性精度测试件如需要更长的线性精度测试件，可将多个线性精度测试件首尾相接合并。当合并两个或多个线性精度测试件时，端部凸起的2.5mm叠加形成了中心凸起全部为5mm立方块，如图2所示。图2两个线性精度测试件合并对于某些工艺需要较短的线性精度测试件，将图1测试件模型整体按1:2缩小制作；对于某些工艺需要较长的线性精度测试件，将图1测试件模型整体按2:1放大制作。测量线性精度测试件主要测量立方体表面相对于测试件末端主基准面的位置（见图1）或者测量每个凸起的长度和每个凸起之间的间距.可选测量项目是基座沿测试样长度的直线度、基座每一测沿测试样长度的平行度和每个凸起的高度。线性精度测试件测量项目见表1。表1线性测试件测量项目表测量项目可选择的测量项目X,Y方向：立方体表面相对于测试件末端基准面的位置或者测量每个凸起的长度和每个凸起之间的间距Z方向：测试件的高度沿测试件长度的基座的直线度、基座每一侧沿着测试件长度的平行度和每个凸起的高度注意事项X,Y,Z方向线性精度测试件应至少包括一个与设备坐标系中每个轴(X，Y，Z)平行的测试测试件，使用正交计数法按照ISO/ASTM52921记录方向。另一种方法可能是将一个线性精度测试件与设备的一个运动轴对齐(例如沿龙门系统的X轴滑动)，可以更好地将测试件的误差与定位系统中的误差运动联系起来。成形方向应避免造成刮刀运动碰撞或损坏测试件。需要通过设备的定位能力来测试设备线性精度，用户可考虑将线性测试件定位在成形平台的中间以及行程末端附近。垂直摆放的线性精度测试件应尽可能避免使用支撑结构。如果支撑结构是必须的（例如在凸起部分的下面），支撑策略（包括几何形状、材料和去支撑方法）应被完整记录。应慎重选择支撑策略以尽量减小对测量过程/精度的影响鼓形测试件测试增材制造三维综合成形精度和动态成形精度，通常在设备的各子系统完成调试检验和工艺参数确定后进行测试。测试方法按GB/T39329—2020中第7章的要求进行。成形分辨率圆柱形测试件目的本文件提供了一套不同长径比的圆柱形测试件以评估增材制造系统制作不同长径比圆柱形的成形能力，反映系统可以成形微小特征的能力。这些特征测试件代表了测试件能够存在的特征。圆柱形测试件的直径测量提供了关于系统精度的一些信息。几何形状一些增材制造工艺具有优异的微小特征的成形能力，所选择的测试件应具有适宜的尺寸。该标准提供了一系列测试件，3组5个圆柱特征的测试件，其具有4种不同的长径比。圆柱形测试件可分为粗、中、细三类。粗圆柱的直径从4mm～0.5mm(4.0mm、3.0mm、2.0mm、1.0mm和0.5mm)，中圆柱的直径～0.5mm到0.1mm(0.5mm、0.4mm、0.3mm、0.2mm和0.1mm)，细圆柱的直径从0.2mm～0.025mm(0.2mm、0.15mm,、0.1mm,、0.05mm和0.025mm)。长径比系列为4:1，6:1，8:1和10:1。例如图1为长径比为6:1的圆柱形测试件。单位：毫米图1圆柱形测试件圆柱测试件基本尺寸按照下表尺寸：表2圆柱形测试件基本尺寸单位：毫米类别基座圆柱尺寸（直径×高度）圆柱中心距长宽高细2533φ0.2×0.8、φ0.15×0.6、φ0.1×0.4、φ0.05×0.2、φ0.025×0.15φ0.2×1.2、φ0.15×0.9、φ0.1×0.6、φ0.05×0.3、φ0.025×0.15φ0.2×1.6、φ0.15×1.2、φ0.1×0.8、φ0.05×0.4、φ0.025×0.2φ0.2×2、φ0.15×1.5、φ0.1×1、φ0.05×0.5、φ0.025×0.25中2533φ0.5×2、φ0.4×1.6、φ0.3×1.2、φ0.2×0.8、φ0.1×0.45φ0.5×3、φ0.4×2.4、φ0.3×1.8、φ0.2×1.2、φ0.1×0.6φ0.5×4、φ0.4×3.2、φ0.3×2.4、φ0.2×1.6、φ0.1×0.8φ0.5×5、φ0.4×4、φ0.3×3、φ0.2×2、φ0.1×1粗3563φ4.0×16、φ3.0×12、φ2.0×8、φ1.0×4、φ0.5×27φ4.0×24、φ3.0×18、φ2.0×12、φ1.0×6、φ0.5×3φ4.0×32、φ3.0×24、φ2.0×16、φ1.0×8、φ0.5×4φ4.0×40、φ3.0×30、φ2.0×20、φ1.0×10、φ0.5×5特征尺寸的确定不需要成形所有规格的测试件。用户成形前宜对增材制造系统的成形能力进行预估，并选择一个包含预估成形分辨率的特征集。不是所有长径比的圆柱形都要成形，用户可在长径比系列中选择1个或多个比值，最大限度体现设备成形能力即可。注意，在某些增材制造系统中（如金属粉末床熔融系统），可以成形最小直径的圆柱形在不同长径比下的规格不同。如果系统成形的预估成形分辨率大于最大分辨率特征集，可使用其他测试件来预估可达到的最小特征。可以成形的直径最小的圆柱形取决于成形方向，特别是各向异性工艺(例如某些增材制造工艺可能在XY方向比Z方向有更好的成形分辨率)。因此，测试件在成形的过程中应以不同的方向成形，例如平行于设备Z轴方向和X轴方向。建议用户根据增材制造系统的特点选择特定的成形方向。如果特征集选择得当，成形特征集中的部分测试件成形完好，而其他测试件成形失败。应当考虑测试件在成形空间体积内成形时可能失效的风险，以避免对其余特征成形产生不利影响。测量圆柱形主要测量直径，可选测量项目是圆柱形的高度、圆柱度和圆跳动，测量方法参见附录B。注意事项如果特征不容易测量，应记录部分圆柱形测试件可能成形失败，部分圆柱形变形或部分成形。检测结果反映系统成形分辨率的相关信息。如果所有的圆柱形都成形完好，但有几个圆柱形的直径相同，应注意直径相同的圆柱形与设计尺寸是否一致。在使用手动测量设备时，可以仅在一个方向上测量圆柱形直径。用户可以考虑两个不同的方向上制作Z方向圆柱形：平行于设备Z方向，基座与设备X方向(ZX)对齐和平行于设备Z方向，基座与设备Y方向(ZY)对齐。圆孔测试件目的本文件提供了一套不同长径比的圆孔测试件用于评估增材制造系统制作不同长径比圆孔的成形能力。圆孔的直径测量提供了系统成形微小圆孔特征的一些信息。圆孔测试件除了评估圆孔的成形能力之外，还提供了从圆孔中去除未固化材料和支撑材料的能力。几何尺寸一些增材制造工艺具有优异的微小特征的能力，所选择的测试件应具有适宜的尺寸。该标准提供一系列测试件，3组5个孔特征的测试件，可分为大、中、小三类孔。大孔的直径从4.0mm～0.5mm(4.0mm、3.0mm、2.0mm、1.0mm和0.5mm)，中孔的直径从0.5mm～0.1mm(0.5mm、0.4mm、0.3mm、0.2mm和0.1mm)，小孔的直径从0.2mm～0.025mm(0.2mm、0.15mm、0.1mm、0.05mm和0.025mm)。零件高度为2.5mm，孔为通孔。单位：毫米图2圆孔测试件圆孔测试件基本尺寸请按照下表尺寸：表2圆孔测试件基本尺寸表单位：毫米类别零件圆孔直径孔中心距长宽高大25.03.02.5φ0.2、φ0.15、φ0.1、φ0.05、φ0.0255.0中25.03.02.5φ0.5、φ0.4、φ0.3、φ0.2、φ0.15.0小28.010.02.5φ4.0、φ3.0、φ2.0、φ1.0、φ0.56.0特征尺寸的确定不需要成形所有规格的测试件。用户成形前宜对增材制造系统的成形能力进行预估，并选择一个包含预估分辨率的特征集。如果用户需要成形的是盲孔而不是通孔，可以修改数据文件使测试件下方为实心零件。对于粉末床熔融工艺，并考虑从盲孔中去除残余粉末。可以成形的直径最小的圆孔取决于成形方向，特别是测试工艺的各向异性。因此，测试件宜在增材制造过程中以不同的方向成形，例如孔平行于设备Z轴方向或X轴或非正交方向，用户应考虑阶梯效应和层厚对圆孔成形的影响。如果特征集选择得当，成形特征中的部分孔成形完好，而其他孔成形失败。成形失败的孔可能在表面成形良好，但在表面下方是成形失败，可通过针规或无损检测技术检查表面下方的成形质量。测量圆孔主要测量孔径，孔径用手动测量设备(例如针规)或光学显微镜测量。孔的可选测量项目包括孔的深度、圆度和圆柱度，测量方法参见附录B。注意事项如果特征不容易测量，用户应记录部分孔可能成形失败，部分孔出现变形。检测结果反映系统圆孔成形分辨率的一些信息。如果所有的孔都成形良好，但有几个孔的直径相同，则宜注意直径相同的圆孔与设计尺寸是否一致。孔可以用针规检查评估(即通规可以通过，而止规不能通过)。如果选择这种测量方法，建议按照附录C中的方法测量。该方法的优点是可以检查孔内是否有多余材料及孔的深度。缺点是只能给出一个直径范围(在通和止直径之间)，不能测量孔径和不确定度。此外，成形的孔可能不是圆孔，因此这种测量方法只能给出最大内接直径。如果成形的孔不是通孔，用户应尽可能测量并报告孔的深度。主要特征应符合常见的公制量规尺寸。增材制造系统可成形的最小孔可能小于常用的最小规格)。筋板测试件目的本文件提供了一套筋板测试件用于评估增材制造系统薄壁特征的成形能力。可成形的最薄的筋板反映设备可成形的最小壁厚，特别是薄壁结构。筋板测试件的厚度测量反映了系统成形薄壁精度和成形分辨率的一些信息。几何形状一些增材制造工艺具有优异的微小特征的成形能力，所选择的测试件应具有适宜的尺寸评估增材制造系统。该标准提供了大、中、小3类测试件，每类有6个测试件。大测试件的筋板从6.0mm～1.0mm(6.0mm、5.0mm、4.0mm、3.0mm、2.0mm和1.0mm)，中测试件的筋板从1.0mm～0.1mm(1.0mm、0.8mm、0.6mm、0.4mm、0.2mm和0.1mm)，小测试件的筋板从0.1mm～0.01mm(0.1mm、0.08mm、0.06mm、0.04mm，0.02mm和0.01mm)。测试件的高度可为10.0mm或20.0mm。每个测试件由较大的支柱沿垂直表面的一侧支撑(见图3或图4)。该支柱能帮助识别筋板特征的位置能否成形良好，并有助于防止刮刀在运动的过程对筋板特征的损坏。大测试件（厚度大于1.0mm）的支柱具有不同的几何形状(见图5)，在与基座平行的平面中的几何形状是由三个连接的半径和弧形组成，用户可以使用此特征测量测试件与模型的偏差，评估增材制造系统满足轮廓公差的能力。单位：毫米图3小筋板测试件单位：毫米图4中筋板测试件单位：毫米图5大筋板测试件特征尺寸的确定不需要成形所有规格的测试件。用户成形前宜对增材制造系统的成形能力进行预估，并选择一个包含预估成形分辨率的特征集。如果测试件太大无法在设备的成形空间中成形，在买卖双方之间达成一致的情况下，可将测试件修改成在一个基座上成形更少的特征。可以成形的最小厚度的测试件取决于成形方向，特别是各向异性工艺。因此，测试件应该在增材制造成形工艺中以不同的方向成形，例如测试件的长度平行于设备X方向或Y方向。由于某些工艺对成形无支撑薄壁结构的限制，不推荐测试件的长度方向平行于设备的Z轴。应考虑测试件相对于刮刀的运动方向，因为垂直于刮刀运动方向的测试件更易弯曲或变形。如果特征集选择得当，成形特征中的部分测试件成形完好，而其他测试件成形失败。应当考虑测试件在成形空间体积内成形时可能失效的风险。测量筋板特征主要测量薄壁的厚度，厚度沿长度和高度的若干个位置测量，测量工具包括但不限于卡尺、千分尺、光学显微镜和三坐标测量仪。可选的测量项目包括每个筋板测试件的长度和高度以及筋板特征每个面的直线度(横向和垂直)、轮廓度，测量方法参见附录B。注意事项如果特征不容易测量，应记录部分测试件可能成形失败，部分测试件部分成形或损坏（注意部分成形或损坏的测试件的长度和高度）。检测结果可反馈系统测试件成形分辨率。如果所有的测试件都成形，但有几个测试件厚度相同，应注意厚度相同的测试件与设计尺寸是否一致。每个测试件上的方柱可用于测试数据文件与测试件的一致性。槽测试件目的本文件提供了一套槽测试件用以评估增材制造系统可成形的最小尺寸的槽或槽之间的最小间距的能力。可成形的最小的槽反映设备可成形的最小槽宽。槽的宽度测量反映了系统成形精度的一些信息。。几何形状一些增材制造工艺具有优异的制造微小特征的成形能力，所选择的的测试件应有适宜的尺寸测试增材制造系统。该标准提供了大、中、小3类测试件，每类上有6个连续宽度的测试件。大槽宽度从6mm`1mm(6mm、5mm、4mm、3mm、2mm和1mm)，中槽的宽度从1mm`0.1mm(1.0mm、0.8mm、0.6mm、0.4mm、0.2mm和0.1mm)，小槽宽度从0.1mm`0.01mm(0.1mm、0.08mm、0.06mm、0.04mm、0.02mm和0.01mm)。大槽的高度为5mm，10mm或20mm，中槽和小槽的高度为5mm和10mm。槽间距是恒定的，大槽为5mm，中槽为2mm，小槽为1mm。单位：毫米图6小槽测试件单位：毫米图7中槽测试件槽由两侧臂及连接所有侧臂的实体连接构成，实体连接的顶面平行于特征的底面。对于大槽特征（槽宽≥1mm），每个侧臂顶面相对于实体连接的顶面有不同角度的倾斜（见图8），可选角度为5°、10°、15°、20°、25°、30°，用户可测量角度偏差，评估增材制造系统满足角度公差的能力。单位：毫米图8大槽测试件若某些工艺需要较小或特征较粗大的测试件，可由用户和供应商协商测试件的几何形状，并遵循图6，图7或图8测试件的设计原则。特征尺寸的确定不需要成形所有规格的测试件。用户成形前宜对增材制造系统的成形能力进行预估，并选择一个包含预估成形分辨率的特征集。如果系统可成形的预估成形分辨率大于可选的最大槽宽，可以使用其他测试件来预估可达到的最小特征(例如线性测试件上的凸起间距为2.5mm和5mm)。可以成形的最小宽度的槽取决于成形方向，特别是测试工艺的各向异性。因此，测试件应该在增材制造过程中以不同的方向成形，例如槽位于xz平面、槽的长度平行于x方向或槽位于yz平面、槽长度平行于y方向。如果选择得当，部分槽将成形良好，而其他成形失败。应当考虑测试件在成形空间体积内成形时可能失效的风险。测量槽测试件主要测量槽的宽度。槽的间距为2mm，在一个或多个槽成形失败的情况下，便于用户找到每个槽的位置。测量槽宽宜沿槽长度方向测量多个位置，测量方法包括但不限于光学显微镜和塞尺。测试件的可选测量项目是每个槽的长度、沿着每个槽长度方向槽的直线度以及槽两个面的平行度，测量方法参见附录B。注意事项如果特征不容易测量，宜记录部分槽可能成形失败（注意测量部分成形的槽的长度和宽度）。检测结果反映系统可成形槽的一些信息。如果所有的槽都成形良好，但有几个槽的宽度相同，则宜注意宽度相同的几个槽尺寸与设计尺寸是否一致。注意测试件上槽的成形方向允许仅在一个方向上测量槽的宽度，因此用户可以考虑两个不同方向上成形Z方向槽：平行于设备Z方向、基座与设备X方向(ZX)对齐、和平行于设备Z方向、基座与设备Y方向(ZY)对齐。表面粗糙度目的测试件是用来测量增材制造系统成形的表面粗糙度，可使用一维（轮廓）测量和二维（面积）测量。成形过程中逐层增长的性质在测试件表面留下台阶式几何形状，然而，除了台阶式几何形状外，还有其他几个因素，如粉末粒度(对于粉末原材料)、丝材直径（对于材料挤出成形）、重力、散热、焦斑尺寸(对于能量束)和成形工艺参数。这些因素导致测试件表面粗糙度的变化，这取决于表面相对于层的成形方向的局部倾斜度。因此，表面粗糙度测试件包括具有不同局部倾斜度的多个表面。几何形状图14为表面粗糙度测试件的几何形状，是由与连接梁连接的扁平片组成，多个表面允许测量不同斜率的表面粗糙度。相对于成形平台表面倾斜角分别为0°、15°、30°、45°、60°、75°和90°。可以在两侧测量表面粗糙度，也可以通过分离测试件后水平放置并进行测量。连接梁有助于从成形室中移出并处理测试件。扁平片是可以单独成形的，成形时可能需要支撑。每个扁平片上都标识斜率，以便在彼此分离后进行识别。小粗糙度测试件的扁平片尺寸为6mm×15mm×0.4mm，中等粗糙度测试件的扁平片尺寸为12mm×30mm×3mm，大粗糙度测试件的扁平片尺寸为24mm×60mm×6mm，这对于5mm×8mm的面积测量或12.5mm的轮廓测量已经足够。单位：毫米说明：1——每个平片为3mm×12mm×30mm；2——连接梁；a——扁平片。图9表面粗糙度测试件特征尺寸的确定建议成形所有角度的测试件，根据用户与供应商之间的协议，可以选择成形更少规格的测试件。测量主要测量项目为表面粗糙度，可选的测量项目为角度。表面粗糙度可以通过接触式或光学方法进行轮廓或区域测量。测量时除了记录表面粗糙度，还应记录测量方法和测量参数。基于轮廓法的测量参数详见GB/T3505，基于区域法的测量参数详见GB/T33523。如果选择轮廓测量，则测量的方向应垂直于增材制造成形层的方向，即沿着每个样品的长度方向。测量方向无需记录。轮廓测量应在每个表面不同的位置重复多次测量(至少3次)，见图10。水平测试件的顶面可能具有增材制造过程中扫描策略引起的表面纹理效应。因此，顶面测量可以根据工艺参数设置和成形室的位置给出不同的结果。说明：1——建议轮廓测量位置；2——待测扁平片表面；3——建议面积测量位置。图10轮廓测量和区域测量的建议位置可能的情况下，每个测试件的两个表面(上表面和下表面)应分别测量和报告，测量方法参见附录B。报告表3为粗糙度测量应测量和记录的参数。轮廓测量的记录轮廓长度，面积测量的记录测量面积。建议值见GB/T3505、GB/T10610、GB/T33523。表3建议的测量参数名称符号(轮廓测量)符号(面积测量)表面平均粗糙度(算术平均差)RaSa表面平均峰谷高度RzSz表面高度分布的偏度(不对称度)RskSsk表面高度分布的峰度RkuSku注意事项成形方向测试件宜平放，即0°扁平片与成形平台平行（见图10）。如果单独成形扁平片，则宜与标记的角度保持一致，短边平行于成形平台。宜避免边缘平行于刮刀或涂覆刀片的取向。重复性由于测试件的表面粗糙度随测试件在成形室中的位置和相对于设备坐标系的取向而变化，因此，如果需要与其他结果进行比较，还宜记录测试件在成形室中的位置和方向。支撑对于成形与测试件相同材料的支撑结构的增材制造工艺，应尽可能减少支撑的使用使更多的不同斜率的表面被测量，特别是测试件的下表面。支撑不可避免的情况下，应调整支撑间距，以便测量工具进入待测表面。此外，对于一些增材制造工艺，调整扫描参数可成形更容易移除的支撑，最小化标记和损坏被测表面的风险，用户可查阅设备说明书获取更多的信息。刮刀当使用装有刮刀系统的增材设备时，应注意测试件的成形方向，避免测试件与刮刀之间的碰撞导致测试件成形失败。标记目的用户可以根据测试件的方向和位置自主选择是否制作标记。只要标记的位置不影响测量，标记制作在基板或测试件上都可以。几何形状标记和测试件一起成形，用于指示设备X和Y成形方向，连接梁便于将标记从测试件上分离，如图11所示。注意事项制作标记时，建议使用非对称结构特征/形状，用以描述测试件位置，以防误解，图12为带有标记的测试件。单位：毫米说明：1——连接梁。图11XY标记单位：毫米图12不同成形角度的XY标记a）0°，90°；b）45°

(资料性)

测试测试件摆放示例鼓励用户按照本文件正文中描述的测试件制作，其位置和方向都能满足其特定要求，本附录提供了几个测试测试件的摆放示例，用户可以采取自愿原则。本文件正文讨论的要求和可选测量都适用于单个测试件，然而单个测试件没有考虑测试件相对位置和方向对测量的影响。下面几种配置考虑了测试件相对位置和方向以进行增材制造系统几何成形能力测量。快速检查X/Y平面特性：此配置旨在检查X/Y平面中系统的几何成形能力，特别是成形平台的中心。此外，该配置旨在快速构建并需要少量的原材料。注意这个配置测试测试件少，成形高度低，并不是系统性能的全面表征。鼓形测试件和线性测试件是关于成形平台中心对称，这种摆放有助于突出扫描源（安装于成形中心上方）引起的系统偏差。图A.1在X/Y平面测试测试件摆放图A.2在X/Y平面测试测试件摆放模型附录B

(资料性)

测试方法B.1概述虽然该标准没有规定具体的测量方法，但是一些常用的测量方法有助于每种制件的测量，这些测量方法及其相关设备在测量难度、不确定度和成本上有所不同，因此，将这些测量方法分为三类，A级为常见的简单廉价的测量，AA级稍微困难，AAA级测量昂贵且具有最低的测量不确定度，用于实验室级测量。对于每种制件的集中测量方法总结在下表中，其中许多是可选测量。在选择合适的测量方法时，应考虑测量值与名义值的预计偏差。具体而言，许多用户可能要求测量不确定度至少比测量值好4倍(尽管有时为10倍)，例如，如果圆形制件的内环圆度预计偏差为0.5mm或更好，则选择的测量方法应能达到不大于0.125mm的圆度测量不确定度(尽管优选0.05mm)。这就是所谓的测量值不确定度比率。表B.1建议测量设备和测试制件的主要特征被测量对象输出测量设备测量等级线性精度测试件位置各面坐标三坐标AAA各面坐标三维扫描A~AA突出厚度手持式千分尺或卡尺A突出间距手持式卡尺A平直度制件长度方向三坐标AAA制件长度方向三维扫描A~AA制件长度方向带校准定位的百分表AA制件长度方向带直尺的百分表A圆柱形测试件圆柱直径最小外接圆三坐标AAA最小外接圆校准的显微测量装置AA~AAA最大内接圆三维扫描仪A~AA两点直径手持式千分尺或卡尺A圆柱高度N/A三坐标AAA深度尺或手持式卡尺AA~AAA圆度校准的显微测量装置AA~AAA三坐标AAA圆柱度三坐标AAA三维扫描仪A~AA圆孔测试件直径最大内接圆校准的显微测量装置AA~AAA最佳拟合圆校准的显微测量装置AA~AAA最大内接圆极限量规A孔深带有深度尺的极限量规A圆度校准的显微测量装置AA~AAA筋板测试件筋板度三坐标AAA手持式卡尺或千分尺A直线度制件的形式三坐标AAA制件的形式三维扫描仪A~AA制件的形式带校准定位台的百分表AA制件的形式带直尺的百分表A槽测试件槽宽面间距塞规A面间距三坐标（仅限槽宽≥1mm）AAA面间距手持式卡尺或显微镜（仅限槽宽≥1mm）A平面度与最佳拟合圆的偏离三坐标（仅限槽宽≥1mm）AAA平行度三坐标（仅限槽宽≥1mm）AAA表面粗糙度平均表面粗糙度Ra接触式轮廓仪AA~AAASa光学轮廓仪AA~AAA偏斜Rsk接触式轮廓仪AA~AAASsk光学轮廓仪AA~AAA峰值Rku接触式轮廓仪AA~AAASku光学轮廓仪AA~AAA角度相对角度三坐标AAAB.2尺寸测量的建议通常多次重复测量并取这些测量的平均值能降低测量不确定度，建议每个被测量位置至少重复测量3次。测量时应对测量的测试件施加最小的力，特别是对于小的易碎的测试件。用户宜在可能影响结果的标称平面上寻找非平坦或翻边进行测量。对于高粗糙度的表面，因为理论上测头捕捉到的表面波峰要比表面波谷多，所以测量尺寸要大于实际尺寸。对于坐标测量：——选取多点测量；——建议至少80%的表面需要被测量坐标范围所覆盖——表面的随机分层覆盖通常会比表面的均匀覆盖具有更低的测量不确定度。对于光学显微镜测量：——边缘检测在偏差和精度方面起着重要的作用，应仔细分析所采用的边缘检测方法及其对测量不确定度的影响。照明影响图像质量从而影响边缘检测。使用现有设备实现均匀照明(同时避免饱和)的可重复过程有助于降低测量不确定度。附录C

(资料性)

测试过程C.1线性测试件注意本附录描述的测量过程不一定优于其他测量过程。例如，当测量线性测试件凸起的表面位置时，使用三坐标比使用刻度盘卡尺或数字卡尺测量不确定度更低，然而如何操作三坐标以对表面位置进行最佳测量的完整描述超出了本附录的范围。相反，使用刻度卡尺或数字卡尺的简单性允许对测量程序更完整的讨论。此外，使用的简单性往往导致用户对精确测量关注较少，这在随后的过程中进行加强。C.2.1测量设备数字千分尺或数字卡尺的最大允许误差小于等于0.02mm，千分尺比卡尺具有更大的接触面积，比数显卡尺的结果更准确，例如，卡尺卡爪平行于成形方向放置，并与成形层之间接触，会给出比较不准确的结果。C.2.2测量步骤每个距离应在立方体的不同高度上测量3次：——第1次在底面测量；——第2次在立方体的中部测量；——第3次在立方体的顶部测量。C.2.3测量注意事项几何特征的棱边会影响测量精度，如图C.1棱边所示。在整个测量过程