物理测试不是唯一方式!增材制造零部件认证路径正在悄悄改变

借助无需模具、快速成型的技术特性,3D打印实现零部件次日交付已非难事,但在监管严格的领域,要做到次日认证仍具有很大挑战。

以船舶零备品备件制造为例,一个复杂部件可以在几日内通过增材制造生产出来,但其获得船级社的认证批准,往往需要数周甚至更长时间。

这背后的问题在于,当前无论是传统工艺还是增材制造,部件的认证都高度依赖物理测试,即制作样件、进行破坏性检测。这套流程对于强调快速响应、按需生产的3D打印而言,周期较长、成本较高,一定程度上削弱了技术本身的效率优势。

那么,是否有其他路径可以优化这一过程?

早在两年前,美国船级社(ABS)便启动了一个项目,尝试用不同的思路应对这一挑战。本期,3D科学谷将回顾ABS在两年前开展的基于模型的增材制造(AM)认证框架项目,看看他们如何尝试用数据驱动的模型,推动3D打印部件的快速验证与确认。

block 重构认证逻辑:
     从物理测试到数据驱动

在该项目中,ABS联合了多方合作伙伴。

其中,新加坡A*STAR旗下新加坡制造技术研究院(SIMTech),负责开发数据驱动模型,通过采集3D打印过程中传感器的实时数据,预测部件质量。而Mencast Marine公司则负责提供工业应用案例,来验证所开发模型的有效性。新加坡海事及港务管理局(MPA)则通过海事创新与技术基金提供支持。

ABS在2024年启动的基于模型的增材制造(AM)认证框架项目,核心思路是利用增材制造数字化制造的本质,采用基于模型的方法来替代或减少传统的物理测试。

该方法的关键在于重新定义增材制造零件的快速验证与确认( Rapid Verification&Validation)的工作方式。

根据ABS的相关技术文件, 可以这样来理解什么是验证与确认。

简单来说,验证(Verification)尝试回答的是,我们是否正确地构建了模型?也就是确认模型的计算、代码和逻辑是否准确。

而确认(Validation)则尝试回答的是,我们是否构建了正确的模型?也就是说,确认数字模型的预测结果是否真实反映了物理世界。

在这一新框架下,ABS不再单纯依赖物理样件测试,而是通过开发数据驱动模型,在数字环境中预测3D打印部件的缺陷形成概率(如气孔、裂纹等),从而部分替代物理测试。

项目的目标是正通过这种数字化的方式,简化认证流程、实现快速认证,最终降低增材制造-3D打印零部件认证的相关成本和周期。这对船舶海事领域增材制造技术走向广泛应用,是一个实实在在的推动。

block 后续进展

3D科学谷了解了这一项目的后续进展。根据2025年6月的公开信息,ABS已在试点项目中看到了关于快速认证的积极结果,并努力完善方法和建立行业通用框架。

ABS

©ABS

这一公开信息还透露,ABS与Mencast Marine公司在合作推动商用3D打印螺旋桨项目,项目中采用的增材制造技术基于DED工艺。不同于以往仅停留在原型阶段的尝试,该项目旨在创造真正可投入生产的安全关键船舶部件。

从认证的角度来看,这可以看作是快速认证方法的一个典型应用场景。商用螺旋桨要获得认可,必须走完认证流程,而传统认证方式需要大量物理测试。该项目为检验数据驱动模型能否替代部分物理测试、是否适用于真实关键部件,提供了一个合适的验证载体。

block 科学谷·视界

ABS开展的增材制造零部件快速验证与确认项目,其底层逻辑是一种用数据驱动模型来开展零部件认证的方式。

这一路径与Synacore的思路有相似之处。Synacore希望在不久的将来,通过其AM-DT数字孪生增强“数字护照”(DT-DPP),为3D打印零件提供一种不同的记录与仿真预测方式。该方案对认证的加速和简化是有利的,因为数字孪生增强数字护照中包含对零件机械性能的预测,能够增强产品检测的置信度,降低破坏性测试的需求。

沿着这一逻辑,ABS项目所推动的快速认证路径,未来有望进一步延伸至增材制造零部件的预认证阶段。即在零部件正式生产之前,通过经过验证与确认的模型提前评估其性能,为后续审批提供可信的证据支撑,从而缩短认证周期、降低检测成本。这对于目前认证周期长、检测要求高的医疗、航空、海事等领域,具有重要的参考价值。

insight

知之既深,行之则远。基于全球范围内精湛的制造业专家智囊网络,3D科学谷为业界提供全球视角的增材与智能制造深度观察。有关增材制造领域的更多分析,请关注3D科学谷发布的白皮书系列。


网站投稿 l 发送至2509957133@qq.com
欢迎转载 l 转载请注明来源3D科学谷 l 链接到3D科学谷网站原文

分享:

你可能也喜欢...

发表评论