《增材制造立體光固化成形陶瓷型芯制備技術(shù)

規(guī)范》

編制說明

一、工作簡況

(-)任務(wù)來源

中國中小企業(yè)協(xié)會下達(dá)的2024年團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)修訂編制計劃，將《增

材制造立體光固化成形陶瓷型芯制備技術(shù)規(guī)范》列為標(biāo)準(zhǔn)編制項目，

并于2024年07月在全國團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)信息平臺上進(jìn)行了立項公告。

(-)編制背景及目的

增材制造(AdditiveManufacturing,簡稱AM),通常也被稱為

3D打印，與傳統(tǒng)的切削或去除材料的制造方法相比，增材制造的核心

概念是通過逐層堆疊或添加材料，逐漸構(gòu)建三維物體。傳統(tǒng)制造主要

通過鑄造、鍛造、機(jī)械加工等方式將原材料加工為所需的零部件或產(chǎn)

品，這種加工方式對加工流程簡單的產(chǎn)品可以實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，生產(chǎn)

效率較高，但對于批量較小，工藝復(fù)雜的產(chǎn)品則效率顯著下降。增材

制造技術(shù)可以實現(xiàn)對復(fù)雜結(jié)構(gòu)、小批量結(jié)構(gòu)的高效制造，為傳統(tǒng)制造

領(lǐng)域進(jìn)行了有效補充.航空航天領(lǐng)域由于對關(guān)鍵零部件的結(jié)構(gòu)輕量化、

工藝復(fù)雜化有高要求，成為增材制造的天然適配領(lǐng)域。

隨著科技水平的提高，航空發(fā)動機(jī)技術(shù)取得了巨大的進(jìn)步，極大

地提高了飛機(jī)的性能。與此同時，對飛行器動力水平的要求越來越高，

其中提高推重比是改善發(fā)動機(jī)性能最有效的方式，研究表明，每當(dāng)渦

輪前進(jìn)口溫度提高100℃時，發(fā)動機(jī)的推力就大約增加10%。推重比

的提高是基于泯輪進(jìn)口燃?xì)鉁囟鹊奶岣?，也即“火力越足，推力越?qiáng)二

但單純依靠提高材料的承溫能力和采用隔熱措施已無法滿足服役需

求，因此，通過復(fù)雜氣冷內(nèi)腔結(jié)構(gòu)改善渦輪葉片散熱能力已成為先進(jìn)

發(fā)動機(jī)制造的關(guān)鍵，而陶瓷型芯是制造這種內(nèi)腔結(jié)構(gòu)的核心部件，內(nèi)

腔形狀越復(fù)雜，冷卻效果越優(yōu)異。

陶瓷型芯的制備方法主要有熱壓注成型法、凝膠注膜成型法、灌

漿成型法以及增材制造中的立體光固化成形技術(shù)。以熱壓注成型為例,

傳統(tǒng)方式制備陶瓷型芯的過程為：制造模具f制備漿料f型芯壓注f

型芯矯正一燒結(jié)一強(qiáng)化。而使用立體光固化成形技術(shù)制備陶瓷型芯與

傳統(tǒng)方式相比具有以下優(yōu)勢：

1.高精度與復(fù)雜形狀制造能力：能夠制造出具有復(fù)雜內(nèi)部結(jié)構(gòu)和

精確尺寸的陶瓷型芯，滿足渦輪葉片的精密鑄造要求。

2.縮短生產(chǎn)周期：大幅減少了模具制作和后處理的時間，加快了

產(chǎn)品迭代速度。

3.降低成本：簡化了生產(chǎn)流程，減少了原材料浪費，降低了生產(chǎn)

成本。

4.優(yōu)化設(shè)計靈活性：可以根據(jù)實際需求快速調(diào)整陶瓷型芯的設(shè)計,

實現(xiàn)定制化生產(chǎn)。

航空發(fā)動機(jī)的內(nèi)腔由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜對于加工是一項挑戰(zhàn)，用熔模精

密鑄造進(jìn)行加工時，普通加工方法由于存在很多無法完成的工序，于

是各種類型的陶瓷型芯被發(fā)明并廣泛運用。陶瓷型芯的制備過程直接

影響到陶瓷型芯成品的合格率和產(chǎn)品的質(zhì)量。通過制定立體光固化成

形陶瓷型芯制備技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)，可以為制造廠商制備立體光固化成形陶

瓷型芯提供規(guī)范化指導(dǎo)，進(jìn)而提高光固化3D打印陶瓷型芯的綜合性

能。目前國內(nèi)外已有多家公司使用3D打印設(shè)備生產(chǎn)陶瓷型芯,立體光

固化技術(shù)是陶瓷型芯打印成形的主要制造方法之一，但尚未有使用立

體光固化技術(shù)制備陶瓷型芯相關(guān)的現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。本項目

的提出，旨在借助標(biāo)準(zhǔn)化手段，填補相關(guān)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)空白，引領(lǐng)并推動

航空航天行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

（三）編制過程

2024年07月，完成《增材制造立體光固化成形陶瓷型芯制備

技術(shù)規(guī)范》的立項。標(biāo)準(zhǔn)立項計劃下達(dá)后，根據(jù)相關(guān)文件的要求，明

確小組成員工作任務(wù)并制定了詳細(xì)的工作計劃。

2024年07月71月，標(biāo)準(zhǔn)編制組對國內(nèi)外的相關(guān)行業(yè)、標(biāo)準(zhǔn)、

科研成果、專著等開展廣泛、深入的調(diào)研，在此基礎(chǔ)上完成《增材制

造立體光固化成形陶瓷型芯制備技術(shù)規(guī)范》的草案。隨后標(biāo)準(zhǔn)制定

小組與相關(guān)專家經(jīng)多次研究、討論對草案進(jìn)行數(shù)次修改，于2024年

11月下旬提交《增材制造立體光固化成形陶瓷型芯制備技術(shù)規(guī)范》

標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿及征求意見稿編制說明，擬定在網(wǎng)上公示征求意見稿,

廣泛征求各方意見和建議。

制定小組將根據(jù)各方意見和建議對標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修改后形成送審稿。

（四）主要起草單位及起草人所做的工作

由中國科學(xué)院金屬研究所牽頭，佛山市陶瓷研究所檢測有限公司、

中國航發(fā)沈陽黎明航空發(fā)動機(jī)有限責(zé)任公司、貴陽航發(fā)精密鑄造有限

公司、東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司、中國聯(lián)合重型燃?xì)廨啓C(jī)技

術(shù)有限公司、中國航發(fā)燃?xì)廨啓C(jī)有限公司、武漢三維陶瓷科技有限公

司、西安交通大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、華中科技大學(xué)、中國機(jī)械總院集

團(tuán)沈陽鑄造研究所有限公司、武漢因泰萊激光科技有限公司、通標(biāo)億

澤標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)服務(wù)（北京）有限公司等相關(guān)單位的專家成立的標(biāo)準(zhǔn)制

定小組，在廣泛調(diào)研、查閱和研究國際、國內(nèi)的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合行業(yè)

現(xiàn)行技術(shù)痛點和空白，組織、協(xié)調(diào)和策劃了標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿的草擬和

修改過程。

二、標(biāo)準(zhǔn)編制原則和主要內(nèi)容

（-）標(biāo)準(zhǔn)制定原則

本標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)編制遵循“前瞻性、實用性、統(tǒng)

一性、規(guī)范性”的原則，注重標(biāo)準(zhǔn)的可操作性，嚴(yán)格按照GB/T

1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》

的要求進(jìn)行編寫。

（-）標(biāo)準(zhǔn)主要技術(shù)內(nèi)容

1、規(guī)范性引用文件：列出了本文件引用的其他規(guī)范性文件。

2、術(shù)語和定義：GB/T3535KGB/T39331界定的術(shù)語和定義適

用于本文件。

3、一般要求：對人員、儀器設(shè)備、原材料、環(huán)保與安全方面對

立體光固化成形陶瓷型芯制備進(jìn)行規(guī)范。

4、制備流程：包括對漿料制備、模型設(shè)計、數(shù)據(jù)處理、參數(shù)設(shè)

定、光固化成形、后處理、包裝和運輸?shù)囊蟆?/p>

5、質(zhì)量檢驗：對立體光固化成形陶瓷型芯的質(zhì)量規(guī)定。

6、技術(shù)資料交付。

（三）主要試驗（或驗證）情況分析

結(jié)合國內(nèi)外行業(yè)情況及公司的實踐進(jìn)行驗證。

（四）標(biāo)準(zhǔn)中涉及專利的情況

本文件第5章涉及與下列相關(guān)的專利的使用。

一一ZL202111364392.6,一種光固化3D打印改性陶瓷型芯及其制

備方法

一一ZL202111362650.7,一種光固化3D打印浸漬增強(qiáng)陶瓷型芯及

其制備方法

一一ZL202111397616.3,一種光固化3D打印鋁基陶瓷型芯及其制

備方法

——ZL202111362469.6,一種光固化3D打印復(fù)合陶瓷型芯及其制

備方法

——ZL02111325715.0,一種光固化3D打印硅基陶瓷型芯及其制備

方法

——ZL202211445224.4,一種層狀界面強(qiáng)化的光固化3D打卬陶瓷

型芯及制備方法

（五）預(yù)期達(dá)到的效益（經(jīng)濟(jì)、效益、生態(tài)等），對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的作用

的情況

增材制造是先進(jìn)制造的重點發(fā)展方向，從2015年三部委發(fā)布的

《國家增材制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展推進(jìn)計劃（2015-2016年）》開始，國家密

集出臺了一系列相關(guān)政策，并在2021年工信部、發(fā)改委等8部門聯(lián)

合印發(fā)《“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃》中，將增材制造列為重點項

目，增材制造的重要性再上新臺階。根據(jù)工信部數(shù)據(jù)，2012-2022年,

中國增材制造產(chǎn)業(yè)規(guī)模自10億元增長至320億元，年復(fù)合增長率

為41.42%,2019-2022年，中國增材制造產(chǎn)業(yè)市場規(guī)模年復(fù)合增長

率為26.52%,根據(jù)《增材制造十年發(fā)展及展望》數(shù)據(jù)，我國增材制

造產(chǎn)業(yè)規(guī)模有望于2027年超過千億元，2022-2027年年復(fù)合增長率

有望達(dá)到25.59%o

同時，陶瓷型芯的主要應(yīng)用領(lǐng)域為航空發(fā)動機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)的渦輪

葉片制造。隨著發(fā)動機(jī)對推重比等性能指標(biāo)要求的持續(xù)提升，渦輪溫

度不斷增加，導(dǎo)致渦輪葉片的空心氣冷結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜精密。在我國國

防預(yù)算不斷提升、軍用飛機(jī)升級換代需求迫切和訓(xùn)練量不斷加大的背

景下，軍用航空發(fā)動機(jī)市場呈現(xiàn)穩(wěn)步增長態(tài)勢，新戰(zhàn)機(jī)的大量裝備部

隊，以及新發(fā)動機(jī)的不斷定型、量產(chǎn)，為陶瓷型芯行業(yè)市場規(guī)模的穩(wěn)

定增長態(tài)勢奠定了堅實的基礎(chǔ)。隨著國產(chǎn)C919、C929、ARJ21等商

用飛機(jī)研發(fā)試制進(jìn)度的不斷推進(jìn)，對CJ-500、CJ-1000、CJ-2000等

長江系列國產(chǎn)商用航空發(fā)動機(jī)的研發(fā)量產(chǎn)進(jìn)度提出了明確要求，相關(guān)

發(fā)動機(jī)型號定型量產(chǎn)交付，將極大地拓展陶瓷型芯的市場空間。燃?xì)?/p>

輪機(jī)方面，我國各類軍用艦船生產(chǎn)及更新?lián)Q代需求，以及“雙碳”背

景下預(yù)期燃?xì)獍l(fā)電占比持續(xù)提升，將明顯促進(jìn)軍用及民用市場對各功

率級別國產(chǎn)燃?xì)廨啓C(jī)的需求，進(jìn)而為陶瓷型芯行業(yè)發(fā)展和市場規(guī)模增

長提供新的增長點。此外，其他熔模鑄造領(lǐng)域的發(fā)展，也將帶動陶瓷

型芯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

（六）在標(biāo)準(zhǔn)體系中的位置，與現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及相關(guān)標(biāo)

準(zhǔn)，特別是強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)性

符合現(xiàn)行相關(guān)法律、法規(guī)、規(guī)章及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，與強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)

一致。

（七）重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)

無。

（八）標(biāo)準(zhǔn)性質(zhì)的建議說明

本標(biāo)準(zhǔn)為團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，供社會各界自愿使用。

（九）貫徹標(biāo)準(zhǔn)的要求和措施建議

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