国家标准计划《增材制造 激光金属粉末床熔融设备可靠性评定》由 TC562（全国增材制造标准化技术委员会）归口 ，主管部门为中国机械工业联合会。

主要起草单位 工业和信息化部电子第五研究所 、中机研标准技术研究院（北京）有限公司等 。

本标准涉及的LPBF设备，是由密封腔（供粉缸、零件缸、粉末回收槽）、激光与光学系统、扫描振镜系统、铺粉系统和保护气体循环系统等主要系统组成。其加热源包含气体激光器、固体激光器和光纤激光器等，加热源数量可为单激光源或多激光源产品。

1. 必要性论证 金属增材制造作为先进制造技术的代表，近年来在航空航天、医疗、汽车等领域快速发展。

其中，激光粉末床熔融（LPBF）技术凭借其高精度、复杂结构成形能力，占据金属增材制造设备总量的60%以上，成为行业主流工艺。

2024年全球粉末床熔融市场规模约为41.35亿美元，预计2034年将达84.28亿美元，年均复合增长率达7.38%。

该技术通过逐层熔融金属粉末构建部件，其设备可靠性（如激光功率稳定性、铺粉均匀性）直接影响产品力学性能和工艺稳定性，尤其在航空航天发动机部件、医疗植入体等高端领域具有不可替代性。

然而，激光金属粉末床熔融设备可靠性评定国家标准的缺失，已对技术发展和产业应用造成多维度制约。

首先，工艺稳定性风险显著增加。

由于缺乏统一的设备可靠性评价指标，不同厂商设备的核心性能参数差异可达30%以上，导致同一工艺参数在不同设备上的成形质量波动超过20%。

用户需针对每台设备重复验证工艺参数，单次验证周期长达3-6个月，极大推高研发与量产成本。

例如，航空航天领域的高端部件生产常因设备性能波动导致批次一致性不足，需额外投入50%以上的质量检测费用以弥补可靠性缺陷。

其次，设备全生命周期维护成本高企。

标准缺失使用户依赖厂商自定维保方案，备件更换周期、故障诊断逻辑缺乏统一依据，导致非计划停机时间增加。

据统计，2024年国内金属增材设备维护成本占全生命周期费用的30%以上，远超国际先进水平（15%-20%）。

再者，国际竞争力受限。

欧美已建立ASTM F3302等体系，而国内标准滞后导致国产设备出口面临技术壁垒。

2024年国产设备出口占比不足15%，部分海外用户因可靠性数据缺失拒绝采购，制约行业全球化布局。

最后，产业链协同受阻。

上游材料供应商与设备制造商缺乏可靠性数据联动机制，金属粉末特性（如氧含量、流动性）对设备长期性能的影响未被量化，粉末适配性验证成本占材料开发总成本的40%以上，阻碍新材料产业化进程。

例如，钛合金粉末批次一致性不足导致成形件内部气孔率差异超过5%，直接影响增材构件的疲劳寿命。

现有标准（如GB/T 43233-2023）主要聚焦设备验收阶段的静态性能指标（如激光功率稳定性≤3%、光斑精度≤±0.03mm），但未覆盖全生命周期的动态可靠性评价（如长期运行疲劳寿命、热管理系统退化机制）。

同时，智能化监控技术（如熔池形貌在线检测、缺陷动态识别）的数据采集与分析方法未被纳入标准，难以应对复杂工况下的性能退化评估。

例如，金属粉末特性（粒度、流动性）对成形质量的影响机制缺乏系统性规范，导致工艺稳定性风险频发。

因此，制定激光金属粉末床熔融设备可靠性评定国家标准，是推动行业高质量发展的关键举措。

技术上，需构建涵盖设备全生命周期的评价体系（如平均无故障时间、关键部件退化模型），并整合智能化监控技术的数据标准；产业上，可降低市场碎片化风险、提升国产设备国际竞争力，促进材料-工艺-设备的协同创新，为增材制造行业的标准化与可持续发展提供支撑。

2.可行性分析 技术成熟度与标准化基础方面，粉末床熔融设备的可靠性评定标准制定已具备明确的技术路径支撑。

同时，激光粉末床熔融技术已形成稳定的工艺路线，包括设备硬件、工艺参数和材料适配性的完整技术链。

同时，多家企业在设备研发中积累了成熟经验，如西安铂力特、广东汉邦激光等，并通过《金属粉末床熔融成形机床鉴定技术规范》的联合编制推动技术统一。

此外，蒙特卡罗射线追踪热源模型等熔池模拟技术可量化分析工艺参数对熔池稳定性的影响，结合CFD模型对粉末流动和缺陷形成机制的模拟，为可靠性指标设计提供理论支撑。

数据积累与产业协同能力方面，行业前期数据积累为标准的科学性和可操作性奠定了基础。

一方面，国内PBF设备厂商超200家，已形成涵盖设备故障率、维护周期、关键部件寿命等运行数据的数据库。

另一方面，材料标准（如GB/T 44151-2024镁合金粉）和工艺规范（如GB/T 42618-2023高分子材料设计标准）的实施，明确了材料性能与设备工艺参数的匹配关系，为可靠性评价提供了间接支撑。

再者，基于GB/T 43233-2023的验收测试案例（如连续打印测试、环境适应性试验）可直接转化为可靠性评定方法的实证依据。

政策支持与国际兼容性方面，国家政策与行业规范为标准的制定和推广提供了双重保障。

《国家标准化发展纲要》明确要求加强高端装备可靠性标准建设，增材制造领域被列为重点方向。

在国际层面，GB/T 43233-2023与ISO/ASTM 52920框架兼容，确保可靠性评定方法具备全球适用性，为中国技术输出（如连续激光粉末床熔融技术）抢占国际话语权创造可能。

本标准规定了LPBF设备在进行可靠性符合性验证、测定和鉴定时的试验方式、试验要求、故障判定、试验方法、数据采集和记录、可靠性评定的总体要求，适用于LPBF设备的可靠性验证、测定和鉴定。标准规范性引用文件主要包括GB/T 43233-2023 《增材制造 系统性能和可靠性 航空航天用LPBF设备验收试验》、GB/T 43141-2023《激光增材制造机床 通用技术条件》、GB/T 37079-2018《设备可靠性可靠性评估方法》、GJB899A-2009《可靠性鉴定和验收试验》等。 本标准规定的LPBF设备的可靠性试验可采用模拟现场试验或跟踪统计现场试验两类。模拟现场试验是在指定和受控条件下（可模拟或不模拟现场实际工况）所做的验证试验或测定试验。跟踪统计现场试验是在对工作、环境、维修和测量条件均做记录的用户现场，通过采集用户使用数据开展的验证试验或测定试验。其中对于新研制和新改进的设备，应采用无替换的定时截尾试验的模拟现场试验。对于批量生产的设备，应采用定时截尾或定数截尾的跟踪统计现场试验。 模拟现场试验的试验项目主要包括性能鉴定试验、空载测试、整机运行试验。其中，性能鉴定试验在试验开始时和结束时开展，主要包括光路系统试验、机械功能试验、加热系统测试等。空载测试在第一次性能鉴定试验结束后开展，主要包括Z轴升降、刮平铺粉运动速度变换试验及给定距离移动试验、振镜扫描试验等。整机运行试验是试样打印试验，主要考核设备的打印效率、加工精度等。 跟踪统计现场试验是从设备投入使用后进行现场跟踪，且设备的运行工况应具有代表性，并符合产品设计或说明书的规定。试验停止后，应对样机的性能和主要安全功能进行检验。 LPBF设备的可靠性评定包括平均故障间隔时间MTBF、平均修复时间MTTR。其中，MTBF的估计还包括点估计和区间估计。MTBF点估计采用故障间隔时间的期望值进行计算。MTBF的区间估计通过指数分布可靠度函数的置信上限和置信下限进行计算。MTTR点估计采用修复时间的期望值进行计算。