GB/Z 158-2025 增材制造 设计 功能梯度增材制造

ICS25030

CCSJ0.7

中华人民共和国国家标准化指导性技术文件

GB/Z158—2025

增材制造设计功能梯度增材制造

Additivemanufacturing—Design—Functionallygradedadditivemanufacturing

ISO/ASTMTR529122020MOD

(:,)

2025-12-03发布

国家市场监督管理总局发布

国家标准化管理委员会

GB/Z158—2025

目次

前言

…………………………Ⅲ

引言

…………………………Ⅴ

范围

1………………………1

规范性引用文件

2…………………………1

术语和定义

3………………1

缩略语

4……………………1

功能梯度增材制造的概念

5(FGAM)……………………2

概述

5.1…………………2

均质组分单材料

5.2-FGAM…………3

异质组分多材料

5.3-FGAM…………3

功能梯度增材制造的进展

6………………6

概述

6.1…………………6

和工艺

6.2AMFGAM…………………6

材料挤出

6.3……………7

粉末床熔融

6.4…………………………9

定向能量沉积

6.5………………………11

薄材叠层

6.6……………12

立体光固化

6.7…………………………13

当前的局限性

7FGAM…………………14

概述

7.1…………………14

材料局限性

7.2…………………………14

当前增材制造技术的局限性

7.3………………………15

软件限制

7.4CAD……………………16

的潜在应用

8FGAM……………………18

概述

8.1…………………18

生物医疗应用

8.2………………………18

航空航天应用

8.3………………………18

消费品领域

8.4…………………………18

总结

9………………………18

参考文献

……………………19

Ⅰ

GB/Z158—2025

前言

本文件为报告类指导性技术文件

。

本文件按照标准化工作导则第部分标准化文件的结构和起草规则的规定

GB/T1.1—2020《1:》

起草

。

本文件修改采用增材制造设计功能梯度增材制造

ISO/ASTMTR52912:2020《》。

本文件与相比做了下述结构调整

ISO/ASTMTR52912:2020:

增加了

———6.7;

对应中的第一段

———7.4.2.1ISO/ASTMTR52912:20207.4.2;

对应中的

———7.4.2.2ISO/ASTMTR52912:20207.4.2.1;

对应中的

———7.4.2.3ISO/ASTMTR52912:20207.4.2.2;

对应中的

———7.4.2.4ISO/ASTMTR52912:20207.4.2.3。

本文件做了下列编辑性改动

:

将范围一章中有关本文件的目的和意义的介绍调整到引言

———“”;

增加了材料挤出金属激光定向能量沉积金属电子束粉末床熔融薄材叠层的缩略语

———、、、

见第章

(4);

更改了列项编号见

———(6.2);

增加了立体光固化功能梯度增材制造的介绍见

———(6.7);

用资料性引用的替换了见

———GB/T35351ISO/ASTM52900(5.1、6.3);

删除了的第章中缩略语的来源介绍

———ISO/ASTMTR52912:20204;

删除了的中参考文献对的介绍和参考文献

———ISO/ASTMTR52912:20205.1[56]FGAM[18]

对仿真的描述

;

删除了的中示意图的来源介绍

———ISO/ASTMTR52912:20205.3、6.4;

删除了的中参考文献对材料挤出的介绍和参考文献

———ISO/ASTMTR52912:20206.3[32]

对材料挤出系统的介绍

[54];

删除了的中参考文献和参考文献对能力的

———ISO/ASTMTR52912:20206.5[23][14]LMD

介绍

;

删除了的中关于共享门户的介绍以符合现有技

———ISO/ASTMTR52912:20207.2.1FGAM,

术发展现状

;

删除了的中软件例子

———ISO/ASTMTR52912:20207.2.3、7.4.2.2CAE;

删除了的中某品牌系列设备的介绍

———ISO/ASTMTR52912:20207.3;

删除了的中参考文献对增材制造局限性的介绍

———ISO/ASTMTR52912:20207.3[56];

删除了的中的历史由来介绍

———ISO/ASTMTR52912:20207.4.2.3、7.4.2.4FAV、3MF;

用资料性引用的替换了见

———GB/T35352ISO/ASTM52915(7.4.2.2)。

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专利的责任

。。

本文件由中国机械工业联合会提出

。

本文件由全国增材制造标准化技术委员会归口

(SAC/TC562)。

本文件起草单位中机生产力促进中心有限公司中国石油集团测井有限公司青岛理工大学山东

:、、、

大学裕克施乐塑料制品太仓有限公司西北工业大学四川川航航空发动机维修工程有限责任公司

、()、、、

北京万维增材科技有限公司广东汉邦激光科技有限公司大连理工大学中国海洋大学北京煜鼎增材

、、、、

Ⅲ

GB/Z158—2025

制造研究院股份有限公司西安交通大学深圳市金石三维打印科技有限公司西安増材制造国家研究

、、、

院有限公司中机研标准技术研究院北京有限公司中煤北京煤矿机械有限责任公司航天增材科技

、()、、

北京有限公司深圳市智能派科技有限公司

()、。

本文件主要起草人胡凡卫一多兰红波吕琳庄全平于君张广明张琴盛彬戚文军马广义

:、、、、、、、、、、、

刘永辉钱婷婷黄胜王宇轩王迪陈祯穆敏强陈井龙宋超群张胜哲

、、、、、、、、、。

Ⅳ

GB/Z158—2025

引言

增材制造是以三维模型数据为基础通过材料堆积的方式制造零件或实物的技术随着

(AM),。

硬件软件的技术进步以及新市场开拓对产品提出的更高灵活性和更高功效需求功能梯度高性

AM、,,

能新型材料的设计与制造技术研究逐渐受到重视该技术被称为功能梯度增材制造是一种

,(FGAM),

通过控制构件内材料组分分布以实现预期功能与性能的逐层制造技术

,。

功能梯度材料的概念于年提出最初用于提高耐热性以克服传统复合材料的不足

(FGMs)1984,,。

传统复合材料图是均匀混合物难以实现最理想的性能相较传统材料是一类先进材

[1a)],。,FGMs

料通过调控空间维度上组分的分布实现材料性能的优化[56]是一种通过控制两种或两种以

,,。FGMs

上的材料组分从某一方位一维二维或者三维向另一方位连续或非连续变化使其性

[(1D)、(2D)(3D)],

能呈现梯度变化的非均质材料图

[1b)]。

传统的制造工艺难以实现连续梯度材料结构一体化的功能梯度材料的制造增材制造工艺具有

、-。

材料逐层堆积成形的特点是实现此类功能梯度材料的有效制造手段从而产生了功能梯度增材制造

,,

的概念是学术研究推动的新兴领域尚未标准化因此文献中使用了不同的术语例

(FGAM)。FGAM,,,

如功能梯度快速原型[56]可变性能快速原型[57]和性能局域化增材制造[72]本文件仅

,(FGRP)、(VPRP),

以现有文献为基础描述的技术现状使用原始文献中有关的术语不对任何术语进行标

FGAM,FGAM,

准化是一份纯信息性指导性技术文件

,。

a传统复合材料bFGMs

))

图1传统复合材料和功能梯度复合材料中的材料分布

Ⅴ

GB/Z158—2025

增材制造设计功能梯度增材制造

1范围

本文件描述了功能梯度增材制造的概念介绍了技术现状局限性和潜在应用领域

,、。

本文件适用于功能梯度增材制造的设计

。

2规范性引用文件

本文件没有规范性引用文件

。

3术语和定义

本文件没有需要界定的术语和定义

。

4缩略语

下列缩略语适用于本文件

。

增材制造

AM:(AdditiveManufacturing)

增材制造文件格式

AMF:(AdditiveManufacturingFormat)

计算机辅助设计[48]

CAD:(ComputerAidedDesign)

计算机辅助工程[16]

CAE:(ComputerAidedEngineering)

定向能量沉积

DED:(DirectedEnergyDeposition)

直接金属激光烧结基于激光的金属粉末床熔融工艺[40]

DMLS:(DirectMetalLaserSintering),

电子束熔化成形基于电子束的金属粉末床熔融工艺[40]

EBM:(ElectronBeamMelting),

可制造体素[21]

FAV:(FabricatableVoxel)

有限元分析[48]

FEA:(FiniteElementAnalysis)

冷冻成形挤出制造一种材料挤出工艺其基于糊状原

FEF:(Freeze-formExtrusionFabrication),,

料的挤出并应用冷冻干燥形成坯体可以通过烧结将其固化以实现所需的材料性能[34]

,,,

有限元法[20]

FEM:(FiniteElementMethod)

熔融沉积成形一种材料挤出工艺[39]

FDM:(FusedDepositionModelling),

功能梯度增材制造[61]

FGAM:(FunctionallyGradedAdditiveManufacturing)

功能梯度材料[61]

FGMs:(FunctionallyGradedMaterials)

功能梯度快速原型一些出版物中使用的

FGRP:(FunctionallyGradedRapidPrototyping),FGAM

的名称[56]

局部成分控制

LCC:(LocalCompositionControl)

激光金属沉积定向能量沉积工艺的历史名称该过程使用激光作

LMD:(LaserMetalDeposition),,

为能量源在沉积金属材料时熔化和熔融金属材料[23]

,

分层实体制造薄材叠层工艺的旧称[42]

LOM:(LaminatedObjectManufacturing),

1