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中国船级社《增材制造指南》总结

核心内容

中国船级社（CCS）发布的《增材制造指南》旨在为船舶与海上设施中增材制造和修复工艺提供检验和认可的标准。该指南基于公认标准，并结合船舶与海上设施的特殊要求，主要涵盖以下四个方面：

1. 增材制造原理和工艺
2. 增材制造设计原理和评估
3. 增材制造和修复的认可流程
4. 增材制造产品的检验方法

指南适用于以粉末床熔融、电弧熔丝沉积、定向能量沉积和粘结剂喷射为主的增材制造和修复工艺，其他工艺需特殊考虑。

主要观点

1. 增材制造工艺特点

• 增材制造工艺基于CAD三维数据进行直接制造，无需模具等中间过程。
• 工艺分为单步工艺和多步工艺，单步工艺可同时得到基本几何形状和性能，多步工艺需后续处理达到性能要求。
• 增材制造和修复需进行后处理以提升产品性能，包括喷丸、打磨、热处理等。
• 增材制造产品存在残余应力，可通过热处理或应力消除处理改善。
• 粘结剂喷射工艺仅适用于非疲劳产品。

2. 增材制造设计评估

• 设计流程分为传统设计和新型设计，后者通过高通量计算实现仿真驱动设计。
• 设计需满足产品功能、负载、环境和故障模式等要求，包括拉伸性能、硬度、断裂特性、疲劳性能、耐腐蚀性和Z向性能。
• 设计公司需通过CCS质量体系核查，并提交符合相关公认标准的CAD模型。
• 无损检测方案需提交CCS审核，包括磁粉检测、渗透检测、超声波检测、工业CT检测和射线检测。

3. 认可流程

• 原材料、产品和修复工艺需分别获得CCS的认可。
• 原材料需通过工厂认可，包括理化性能试验和工艺试板性能试验。
• 增材制造产品需通过工厂认可和/或型式认可，并提交相关测试数据和文件。
• 增材修复工艺需通过工艺认可，包括试件的制备、测试和试验报告。

4. 产品检验

• 试样需按照特定方向和位置进行制取，以反映增材制造产品的各向异性。
• 试样检验包括外观、尺寸、机械性能、无损检测等。
• 测试报告需包含试样信息、工艺参数、测试结果等，并由CCS验船师签署。

关键信息

原材料和工艺认可

• 适用范围：适用于一般强度钢、高强度钢、超高强度钢、奥氏体/双相不锈钢、铝和青铜等。
• 测试项目：
  • 粉末材料：粒度、密度、流动性、化学成分、含水量等。
  • 丝材材料：外观、尺寸公差、化学成分等。
• 认可流程：包括工厂认可、型式试验、试板性能试验等。
• 证书内容：需包括材料名称、牌号、认可等级、试验结果等。

增材制造产品检验

• 试样制取：试样应与产品分开制造，或在产品上打印。
• 取样方向：应垂直于粉末或丝材的送出/挤出方向，以反映力学性能较差的方向。
• 测试依据：包括《材料与焊接规范》、《钢质海船入级规范》和《产品检验指南》。
• 测试项目：包括拉伸、冲击、弯曲、硬度、金相、无损检测等。

后处理工艺

• 粉末清除：制造厂需去除残留粉末，确保健康和安全。
• 热处理：用于消除残余应力，提升材料密度和性能。
• 拆卸支撑结构：需考虑平台温度、粉末去除、工具选择和步骤。
• 表面处理：包括喷丸、机加工、打磨、激光重熔、抛光等。

附录内容

• 附录A：增材制造/修复后处理工艺，包括粉末清除、热处理、拆卸支撑结构和表面处理。
• 附录B：需提交的文件包括原材料控制、设备文件、操作员资质、数据控制、工艺资质和质量控制等。
• 附录C：工业CT检测在增材制造中的应用流程图，用于检测内部缺陷。

认可保持与撤销

• 工厂认可的原材料需每年进行年度检查。
• 若未进行年度检查、产品质量下降、管理体系缺陷或未按认可程序进行检测，CCS将撤销认可。
• 证书需包含材料名称、认可等级、试验结果等信息。

总结

本指南为船舶与海上设施中增材制造和修复工艺提供了全面的检验和认可标准，涵盖设计、制造、修复和后处理等环节。制造厂需按照CCS的要求提交相关文件和测试数据，并通过严格的认可流程确保产品质量和安全性。同时，指南强调了对材料性能、工艺控制和无损检测的重要性，以确保增材制造产品的可靠性和适用性。