ISO/ASTM 52902:2019

Additive manufacturing - Test artifacts - Geometric capability assessment of additive manufacturing systems

This document covers the general description of benchmarking test piece geometries along with quantitative and qualitative measurements to be taken on the benchmarking test piece(s) to assess the performance of additive manufacturing (AM) systems. This performance assessment can serve the following two purposes: - AM system capability evaluation; - AM system calibration. The benchmarking test piece(s) is (are) primarily used to quantitatively assess the geometric performance of an AM system. This document describes a suite of test geometries, each designed to investigate one or more specific performance metrics and several example configurations of these geometries into test piece(s). It prescribes quantities and qualities of the test geometries to be measured but does not dictate specific measurement methods. Various user applications can require various grades of performance. This document discusses examples of feature configurations, as well as measurement uncertainty requirements, to demonstrate low and high grade examination and performance. This document does not discuss a specific procedure or machine settings for manufacturing a test piece, which are covered by ASTM F 2971 and other relevant process specific specifications.

Fabrication additive — Pièces types d'essai — Évaluation de la capacité géométrique des systèmes de fabrication additive

Le présent document couvre la description générale du benchmarking de géométries d'éprouvette ainsi que les mesures quantitatives et qualitatives à appliquer à la ou aux éprouvettes de benchmarking afin d'évaluer les performances de systèmes de fabrication additive (FA). Cette évaluation de performances peut servir aux deux fins suivantes: — Évaluation de la capacité du système FA; — Étalonnage du système FA. La ou les éprouvettes de benchmarking sont utilisées principalement pour évaluer quantitativement les performances géométriques d'un système FA. Le présent document décrit une suite de géométries d'essai, chacune conçue pour examiner une ou plusieurs mesures de performances spécifiques, ainsi que plusieurs configurations d'exemple de ces géométries au sein d'une ou plusieurs éprouvettes. Il prescrit les quantités et qualités des géométries d'essai à mesurer, mais ne stipule pas de méthodes de mesure spécifiques. Différentes applications d'utilisateur peuvent exiger différents niveaux de performances. Le présent document donne des exemples de configurations de forme ainsi que des exigences d'incertitude de mesure afin de faire la démonstration d'un examen et de performances de niveau bas et élevé. Le présent document ne donne pas de procédure ou de réglages de machine spécifiques pour la fabrication d'une éprouvette qui sont couverts par l'ASTM F2971 et à d'autres spécifications de procédé pertinentes.

General Information

• Status: Withdrawn
• Publication Date: 30-Jul-2019
• ICS: 25.030 - Additive manufacturing
• Technical Committee: ISO/TC 261 - Additive manufacturing
• Drafting Committee: ISO/TC 261/JG 52 - Joint ISO/TC 261-ASTM F 42 Group: Standard test artifacts
• Current Stage: 9599 - Withdrawal of International Standard
• Start Date: 23-Aug-2023
• Completion Date: 30-Oct-2025

Relations

• Consolidates: ISO/ASTM 51650:2013 - Practice for use of a cellulose triacetate dosimetry system
• Effective Date: 06-Jun-2022
• Consolidated By: ISO 24157:2008/Amd 1:2020 - Ophthalmic optics and instruments - Reporting aberrations of the human eye - Amendment 1
• Effective Date: 06-Jun-2022
• Revised: ISO/ASTM 52902:2023 - Additive manufacturing - Test artefacts - Geometric capability assessment of additive manufacturing systems
• Effective Date: 23-Apr-2020

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO/ASTM
STANDARD 52902
First edition
2019-07
Additive manufacturing —
Test artifacts — Geometric
capability assessment of additive
manufacturing systems
Fabrication additive — Pièces types d'essai — Évaluation de la
capacité géométrique des systèmes de fabrication additive
Reference number
©
ISO/ASTM International 2019
© ISO/ASTM International 2019
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reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on
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Email: [e-mail] Email: [e-mail]
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Published in Switzerland
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Contents Page
Foreword .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Significance and use . 2
4.1 General . 2
4.2 Comparing results from one machine . 2
5 General principles for producing artifacts . 2
5.1 General . 2
5.2 Need to use feedstock conforming to a material specification . 2
5.3 Need to undertake artifact building according to a documented process specification . 2
5.4 File formats and preparation . 3
5.5 Download files . 3
5.6 Discussion of file conversion . 3
5.7 AMF preferred (with conversion instructions/ resolutions) . 3
5.8 Need for test specification and test process . 3
5.9 Quantity of test artifacts . 3
5.10 Position and orientation of test artifacts . 4
5.11 Considerations for orientation . 4
5.12 Labelling . 4
5.13 Coverage . 4
5.14 Arrays . 4
5.15 Part consolidation . 4
5.16 Supports and post processing . 5
6 General principles for measuring artifacts . 5
6.1 General . 5
6.2 Measure parts as built . 5
6.3 Measurement strategy . 5
6.4 Measurement uncertainty . 6
7 Artifact geometries . 6
7.1 General . 6
7.2 Accuracy . 6
7.2.1 Linear artifact . 6
7.2.2 Circular artifact . 8
7.3 Resolution .10
7.3.1 Resolution pins .10
7.3.2 Resolution holes .11
7.3.3 Resolution rib .13
7.3.4 Resolution slot .15
7.4 Surface texture .17
7.4.1 Purpose .17
7.4.2 Geometry .17
7.4.3 Measurement .18
7.4.4 Reporting .19
7.4.5 Considerations .19
7.5 Labelling .20
7.5.1 Purpose .20
7.5.2 Geometry .20
7.5.3 Considerations .21
Annex A (informative) Example artifact configurations .22
Annex B (informative) Measurement techniques .25
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Annex C (informative) Measurement procedures.28
Annex D (informative) List of specimen names and sizes .34
Bibliography .36
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Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT) see www .iso
.org/iso/foreword .html.
This document was prepared by ISO/TC 261, Additive manufacturing, in cooperation with
ASTM Committee F42, Additive Manufacturing Technologies, on the basis of a partnership agreement
between ISO and ASTM International with the aim to create a common set of ISO/ASTM standards on
additive manufacturing.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/members .html.
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INTERNATIONAL STANDARD ISO/ASTM 52902:2019(E)
Additive manufacturing — Test artifacts — Geometric
capability assessment of additive manufacturing systems
1 Scope
This document covers the general description of benchmarking test piece geometries along with
quantitative and qualitative measurements to be taken on the benchmarking test piece(s) to assess the
performance of additive manufacturing (AM) systems.
This performance assessment can serve the following two purposes:
— AM system capability evaluation;
— AM system calibration.
The benchmarking test piece(s) is (are) primarily used to quantitatively assess the geometric
performance of an AM system. This document describes a suite of test geometries, each designed to
investigate one or more specific performance metrics and several example configurations of these
geometries into test piece(s). It prescribes quantities and qualities of the test geometries to be measured
but does not dictate specific measurement methods. Various user applications can require various grades
of performance. This document discusses examples of feature configurations, as well as measurement
uncertainty requirements, to demonstrate low and high grade examination and performance. This
document does not discuss a specific procedure or machine settings for manufacturing a test piece,
which are covered by ASTM F 2971 and other relevant process specific specifications.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO/ASTM 52900, Additive manufacturing — General principles — Fundamentals and vocabulary
ISO/ASTM 52921, Standard terminology for additive manufacturing — Coordinate systems and test
methodologies
ASME B46.1, Surface Texture (Surface Roughness, Waviness and Lay)
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO/ASTM 52900 and
ISO/ASTM 52921 apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https: //www .iso .org/obp
— IEC Electropedia: available at http: //www .electropedia .org/
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4 Significance and use
4.1 General
Measurements and observations described in this document are used to assess the performance of an
AM system with a given system set-up and process parameters, in combination with a specific feedstock
material.
The primary characterization of the AM system obtained by this document is via geometric accuracy,
surface finish and minimum feature sizes of the benchmarking test piece(s).
4.2 Comparing results from one machine
The test piece(s) can be built and measured for example when the new machine is installed. The test
piece(s) may be used to periodically evaluate the performance or diagnose a fault in one AM system, for
example, after system maintenance or as defined by the requirements of a quality system.
The test piece(s) described in this test method may be used as a demonstration of capabilities for a
contract between a buyer and seller of AM parts or AM systems.
Data from the measurements described in this document can be used to gauge the impact of new
process parameters or material on the AM system performance.
Certain test geometries may be included with every build on a particular AM system to help establish
performance traceability. Depending on the needs of the end user, not all test artifacts need to be built,
and individual test artifacts can be built separately if required.
5 General principles for producing artifacts
5.1 General
This clause outlines principles applicable for producing all of the test artifact geometries in this
document. Reporting requirements are previewed in connection with the production steps in this
clause, but more details about recording and reporting can be found with the individual artifact
descriptions given in Clause 7.
5.2 Need to use feedstock conforming to a material specification
In order to ensure repeatable results, the use of a quality feedstock material is needed. A feedstock
material specification should be selected or determined by the end user and the feedstock used for test
artifact trials should match said specification. For example, the specification may include the particulate
properties (particle size, size distribution, morphology) for powder feedstock, bulk properties (such as
flow) and chemical properties (such as chemical composition and level of contamination). Although the
details of the material specification shall not be disclosed (unless otherwise agreed between supplier
and purchaser), it should be documented by the producer and reported with a unique alphanumeric
designation as specified by ASTM F2971: 2013, Annex A1, element “B”. For powder-based processes, the
material specification should specifically address limitations of powder re-use and percent of virgin/
re-used powder.
5.3 Need to undertake artifact building according to a documented process
specification
The processing of the material in the AM system should be undertaken according to a documented
process specification/manufacturing plan, as specified by ASTM F2971: 2013, Annex A1, element “C”.
This may be a proprietary internal standard or external standard (subject to buyer/seller negotiations),
but the producer should document user-definable settings and conditions surrounding the building of
parts. For example, it should document the layer thickness, build strategies (e.g. scan path, tool path,
2 © ISO/ASTM International 2019 – All rights reserved

and/or scan parameters), temperatures, etc. used during the build. This process should be consistent
for all test artifacts produced within one build. These recommendations can be different for each use,
so the parameters in the process specification should be agreed between the vendor and end user.
5.4 File formats and preparation
The file formats used and steps of the digital file preparation including slice parameters should be
included in the process specification. Care shall be taken during the creation and transfer of data files
to avoid degradation of the model. Any discrepancy between these affects the outcome of tests on
the artifacts and for this reason, best practice for the control of the file formats and preparation is
discussed here.
5.5 Download files
The 3D digital models for standard test artifact geometries can be downloaded in *.step format at https:
//standards .iso .org/iso/52902/ed -1/en. For a complete list of available files, please see Annex D.
5.6 Discussion of file conversion
When a CAD model is converted to AMF, STL (or any intermediate file format), sufficient fidelity shall
be maintained to ensure that the test artifact produced from it fairly reflects the capabilities of the
AM system under assessment. The file conversion tolerance selected should ensure that the maximum
deviation of the data from the nominal CAD model is less than one quarter and, based on good
measurement practice, ideally less than one tenth of the expected accuracy of the AM system being
assessed. Currently, most additive manufacturing equipment cannot produce features with a resolution
better than 10 µm, therefore CAD models are saved to STL/AMF ensuring at least a 2,5 µm accuracy
or better. This is only general guidance and should be confirmed for the specific output system. It is
recommended that users check the maximum deviation and record the conversion parameters used, as
well as any maximum deviation (chord height and angular tolerance).
Files should not be scaled up or down either during conversion or afterward. Machine correction
factors (e.g. offsets, axis scaling, etc.) may be used and should be documented as part of the process
specification.
5.7 AMF preferred (with conversion instructions/ resolutions)
The AMF file format as defined by ISO/ASTM 52915 is the preferred model format for test artifact
geometry representation due to its ability to store high fidelity geometry with embedded units in an
intermediate file format.
5.8 Need for test specification and test process
This document forms the basis for the general Test Plan/Specification described in ASTM F2971: 2013,
Annex A1, element “D”, but specifics about its implementation need recording to accurately document
the Test Process (element “E” in Annex A1), used for producing the parts as discussed in Clause 6.
5.9 Quantity of test artifacts
For a complete test of machine performance, two things dictate the quantity of the test artifacts
produced. First, the Test Specification/Test Process shall ensure a quantity of samples, typically no less
than five, so that statistically significant measurements can be made. Second, sufficient coverage (see
5.5) of the build platform needs to be made to account for variations in performance between build
locations. Fewer test artifacts with less complete coverage may be used for spot checks or limited
demonstrations, such as the example detailed in Annex A. The number of artifacts shall be agreed upon
between the buyer and seller and shall permit to perform at least 5 mesurements.
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5.10 Position and orientation of test artifacts
As per ASTM F2971: 2013, Annex A1, element “F”, it is recommended to report results in combination
with the test artifacts’ build position and orientations according to the convention set forth in
ISO/ASTM 52921.
5.11 Considerations for orientation
Since these test artifacts are intended to reveal the strengths and weaknesses of additive building
techniques, there will be failed build geometries. It is worth considering which features are likely
to fail and place them in a position that minimizes the risk that this leads to an outright failure of
the features/parts/artifacts in the rest of the build. For example, in a powder bed process, it can be
advisable to position parts that are more likely to fail at a higher level in the overall build to reduce the
risk that failed parts or sections of parts impinge on other components in the build or the AM machine
mechanism.
5.12 Labelling
It can be useful to add labels to parts in order to identify respective artifact orientations and positions
in the build. Labelling is summarised in 7.4.
5.13 Coverage
It is important that test artifacts be made with sufficient coverage of the build volume to get representative
data for where real parts are made. Coverage evaluates variability throughout the build volume. This is
best practice for all AM processes and is especially critical for processes that have a “sweet spot” (for
example, some galvanometric laser beam steering systems give more repeatable results in the centre of
the platform). The artifact distribution should span at least 80 % of the machine’s build platform area.
If build location effects are known or deemed irrelevant for the particular trial being performed, then a
single build location may be selected and used, as agreed between vendor and user.
Long artifacts, which reach across the extents of the build, are necessary to detect corrections that are
not linear or are periodic in nature.
5.14 Arrays
Geometry should not be scaled (since this affects the measurement outputs) but may be patterned in an
array to give larger coverage areas. See an example in Figure 2.
5.15 Part consolidation
When arrays of parts are needed for better coverage, it can be most practical to build a single combined
part instead of trying to build arrays of adjacent individual parts. This can be achieved by consolidating
adjacent AMF or STL files prior to slicing and other file preparation steps.
As AM most commonly is a layered process (in z-direction) and often based on pixels (in x/y-direction),
the exact position of the part in the build can affect the test significantly. This is especially true of
artifacts testing machine resolution. A minor translation of the part can influence rounding off issues
influencing whether a specific layer or pixel will build or not. This can be caused during preparation of
the slice file and during orienting the slice file in to the working area in the machine. Results should be
reported in combination with the test artifacts’ build orientations according to the convention set forth
in ISO/ASTM 52921.
With certain AM processes (especially with metals), heat build-up from processing large cross sectional
areas near the test artifacts can affect their geometrical accuracy. Therefore, it is advised that the
manufacturer ensure compliance with specified distances.
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5.16 Supports and post processing
Where possible, supports should be avoided or supports which do not impede or affect in any way the
intended measurement should be employed. Supporting strategy, including, but not limited to material,
geometry, removal technique, etc., shall be fully documented in the process specification.
Data reported from this document shall be in the as-built condition prior to any surface or downstream
processing. In the case of unavoidable post-processing undertaken prior to measurement (e.g. removal
of necessary support material), details of the process should be reported as part of the process
specification. The reporting should include a description of any abrasive media and how it was applied
to the surface of the artifacts. In addition, data after additional post-processing treatments (such as
sand blasting of metal parts for example) may be obtained but only if clearly noted and presented
together with as-built measurements.
6 General principles for measuring artifacts
6.1 General
This clause outlines principles applicable for measuring all of the test artifact geometries in this
document. The specific measurements are specified in Clause 7 describing the individual artifact
geometries. This document does not prescribe any specific measurement methods; the measurements
described below can be accomplished by a variety of techniques and devices (e.g. coordinate measuring
machine, optical scanner, dial indicators with calibrated motion devices, surface profilometers, etc.).
ISO 17296-3 can be used to improve communication between stakeholders concerning test methods.
Reporting requirements are previewed in connection with the measurement steps in this clause but
more details about recording and reporting can be found in Annexes B and C.
6.2 Measure parts as built
The test artifact should be allowed to cool to room temperature and then measured directly after it is
removed from the system used to build it, before any post-processing is performed. The end user may
require that parts be held at a set temperature and humidity prior to measurement. If the parts are
built by a powder bed based process, the parts should be completely separated from the surrounding
powder before measurement. If the parts are built on a build platform, perform the measurements
without removing the part from the platform. (Removal from a build platform can affect the shapes of
the artifacts, thereby influencing the results. If measurement is not possible on the platform, this shall
be explicitly stated in the report.) If post-processing is desired, report all details of each post-processing
step and measure the part before and after each post-processing steps (reporting all measurement
results).
6.3 Measurement strategy
It is well known that measurement strategy affects the overall measurement uncertainty; this is true
for dimensional measurements and surface measurements alike. Measurement strategy, here, involves
the device chosen to perform the measurement along with the number of points selected to represent
the feature or surface and the distribution of points along the feature or surface. For roughness
measurements, the measurement strategy includes any applied filters (e.g. the cut-off length).
Measurement strategy is a complicated subject and is often very specific to the part or feature being
measured. As such, there is no general “best practice” for performing these measurements. However,
some tips are provided in Annexes B and C. The measurement uncertainty is ultimately the important
concept, and, with consideration given to the available measurement devices, using a measurement
strategy that minimizes the measurement uncertainty within any given constraints should be the
primary focus.
Nominally “flat” surfaces may be very uneven or rough. Multiple points sometimes need to be measured
to obtain a mean result.
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6.4 Measurement uncertainty
The standard uncertainty of each measurement should be reported along with the measurement.
Guidance on determining measurement uncertainty can be found in the following references:
— ASME B89.7.3.2 for uncertainty in dimensional measurements;
— ASME B46.1 for surface texture measurements;
— JCGM 100 and JCGM 101 for measurement uncertainty in general;
— ISO/IEC Guide 98-1 and related documents.
Users should document any calibration and/or quality maintenance system for the measurement
processes and equipment used. Measurement device and resolution shall be disclosed in the report.
7 Artifact geometries
7.1 General
Seven types of artifacts are described in the following subclauses. Each artifact is intended to test a
different aspect of a system’s performance or capability.
7.2 Accuracy
7.2.1 Linear artifact
7.2.1.1 Purpose
This artifact tests the linear positioning accuracy along a specific machine direction. Depending on
artifact orientation and machine configuration, errors in the artifact may provide a basis for positioning
compensation or diagnosing specific error motions in the system’s positioning system.
7.2.1.2 Geometry
Figure 1 depicts the geometry of the linear artifact. The artifact is comprised of prismatic protrusions
atop a rectangular solid base. A bounding box for the entire feature is 55 mm × 5 mm × 8 mm. The
end protrusions are 2,5 mm × 5 mm × 5 mm. The central protrusions are 5 mm cubes. Spacing of the
protrusions increases along the length of the artifact from 5 mm to 7,5 mm, 10 mm, and 12,5 mm.
Dimensions in mm
Figure 1 — Engineering drawing of linear test artifacts
6 © ISO/ASTM International 2019 – All rights reserved

If a longer test of linear accuracy is desired, multiple linear artifacts can be appended to one another. The
2,5 mm length of the end protrusions means that when two or more linear artifacts are appended, the
central protrusions will all be 5 mm cubes. Figure 2 shows an example. If this option is chosen, see 5.14.
Figure 2 — Two linear accuracy test artifacts appended to each other
If a shorter test of linear accuracy is required, the geometry of an alternative test artifact shall be agreed
upon by the user and supplier, and shall follow similar design principles to the part shown in Figure 1.
The alternative artifact should have non-equally spaced features and should test both protrusions and
gaps (i.e. distances with material in between datum features and distances with space in between
datum features).
7.2.1.3 Measurement
The primary measurement for the linear artifact is the positions of the cube faces relative to the
primary datum at the end of the artifact (see Figure 1). Alternatively, the lengths of each protrusion
can be measured and the spacing between each protrusion can be measured. Optional measurements
available are the straightness of the base along the length of the artifact, parallelism of each side of the
base along the length of the artifact and the heights of each protrusion.
7.2.1.4 Considerations
Default orientations for a thorough overview of linear accuracy should include at least one test artifact
aligned parallel to each axis (x, y, and z) in the machine coordinate system. When this is done, orthogonal
orientation notation should be used to document the orientation as per ISO/ASTM 52921. An alternative
may be to align one linear artifact with the motion of one of the machine’s positioning axes (for example
the x-axis slide in a gantry system). This alternative orientation may better link errors in the part with
error motions in the positioning system.
Orientations that can cause collision or damage from a wiper or recoating blade should be avoided.
It is often desirable to test linear accuracy through the extent of the machine’s positioning capabilities.
Users should consider positioning linear artifacts through the middle of the build area as well as near
the ends of travel.
In the case of a vertically oriented linear artifact, the use of support structures should be avoided if
possible. If support structures are necessary (for example beneath the protrusions), the support
strategy (including geometry, material and removal technique) shall be fully documented. Care should
be taken to select a support strategy that minimizes the adverse impact on the measuring process/
accuracy.
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7.2.2 Circular artifact
7.2.2.1 Purpose
These artifacts are intended to test the dynamic accuracy for the projection of the activation energy
(for example a laser-, or an electron beam) or the method of joining material (for example in binder
jetting) onto the build surface in the AM machine.
The basic configuration of these artifacts is created to be able to separate the influence of the material
and external sources of error that can be present in the AM machine.
7.2.2.2 Geometry
7.2.2.2.1 Basic geometry
Figure 3 depicts the basic geometry of the circular accuracy test artifact. The artifact is comprised of
two concentric rings that are closely spaced.
The concentric rings are built centred on a thin circular plate.
The innermost ring is an optional construction.
7.2.2.2.2 Base
The widths of the bases shall have an internal diameter of 20,0 mm for the coarse, 10,0 mm for the medium
and 5,0 mm for the fine and an external diameter of 100,0 mm for the coarse, 50,0 mm for the medium
and 25,0 mm for the fine. The height of the base shall be respectively 12,0 mm, 6,0 mm and 3,0 mm.
An orientation feature shall be placed at one quadrant of the base cylinder and consist of two flat planes
perpendicular to the top plane extending from the centre of the base cylinder, tangential to the external
diameter and intersecting outside the cylinder.
7.2.2.2.3 Outer rings
The outer rings have an external diameter of 94,0 mm for the coarse, 47,0 mm for the medium and
23,5 mm for the fine and an internal diameter of 60,0 mm for the coarse, 30,0 mm for the medium and
15,0 mm for the fine. The heights of the rings are respectively 40,0 mm, 20,0 mm and 10,0 mm above
the top surface of the base.
7.2.2.2.4 Inner rings
The inner rings have an external diameter of 32,0 mm for the coarse, 16,0 mm for the medium and
8,0 mm for the fine and an internal diameter of 28,0 mm for the coarse, 14,0 mm for the medium and
7,0 mm for the fine. The heights of the rings are respectively 40,0 mm, 20,0 mm, 10 mm above the top
surface of the base.
7.2.2.3 Measurement
The primary measurement for this artifact is the roundness (circularity) of the ring faces. Alternatively,
the sizes of the diameters of each inner and outer ring can be measured at multiple (minimum five)
locations, reporting maximum inscribed circle and minimum circumscribed circle diameters. A
second alternative is to measure the wall thickness of each ring at multiple (minimum five) locations.
Optional measurements of this artifact include the concentricity of each face of each ring as well as the
cylindricity of each face of each ring.
8 © ISO/ASTM International 2019 – All rights reserved

7.2.2.4 Considerations for producing test artifacts
Build position and orientation: multiple rings in build volume should be considered. The artifact should
be oriented to allow isolation of two machine motion axes (i.e. reference surface D should be oriented
orthogonal to xy, yz, or xz plane).
The use of supports should not be required if the part is built with reference surface D parallel to the xy
plane. The base should be a solid structure and substrate to properly anchor the rings to the platform
as necessary artifact.
7.2.2.5 Reporting
The reporting on the circular artifact shall contain at least the following information in addition to the
measured values:
— number of concentric circles;
— nomenclature of the circles as identified on the plate;
— position on plate;
— circle identification (inner to outer).
Dimensions in mm
a) Fine b) Medium c) Coarse
Key
1 reference surface D
Figure 3 — Engineering drawing of circular artifact
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7.3 Resolution
7.3.1 Resolution pins
7.3.1.1 Purpose
This document provides a suite of features intended to assess the ability of the machine/material used
to accurately produce fine features at various aspect ratios that are representative of features that can
be present in real world parts. The finest pin that can be produced can inform a user about the finest
detail that can be produced on the system being examined. The measured diameters of the produced
pins give some information about the accuracy of the system.
7.3.1.2 Geometry
Some additive manufacturing processes have a better capability to produce fine features, and the
selected resolution pins artifact should provide appropriate sizes to test the system of interest. This
document provides three sets of 5-pin features at four different aspect ratios. The 5-pin features have
coarse, medium and fine options. The coarse pins range in diameter from 4,0 mm down to 0,5 mm
(4,0 mm, 3,0 mm, 2,0 mm, 1,0 mm and 0,5 mm). The medium pins range in diameter from 0,5 mm down
to 0,1 mm (0,5 mm, 0,4 mm, 0,3 mm, 0,2 mm and 0,1 mm). The fine pins range in diameter from 0,2 mm
down to 0,025 mm (0,2 mm, 0,15 mm, 0,1 mm, 0,05 mm and 0,025 mm). Each of these feature sets is
available at 4:1, 6:1, 8:1 and 10:1 length to diameter ratios. Figure 4 depicts the geometry of the medium
pins at 6:1.
Dimensions in mm
Figure 4 — Engineering drawing of medium resolution pins feature at 6:1 length to diameter ratio
These features are available in coarse and fine features as well.
7.3.1.3 Measurement
The primary measurement for the resolution pins features is the diameters of the pins. The medium and
fine pins are spaced at 5,0 mm in an attempt to allow access by an optical microscope objective or by
hand measurement equipment (e.g. micrometers or calipers). Optional measurements for the resolution
pins are the heights of the pins as well as the cylindricity or runout of each pin.
7.3.1.4 Considerations
It is not intended for the user to build all resolution features available. The user should have an
estimated resolution achievable by the system being examined and select the one feature set that spans
10 © ISO/ASTM International 2019 – All rights reserved

that estimated resolution. Further, the user may elect to not build that feature set at all aspect ratios.
However, it should be noted that in certain systems (e.g. metal PBF systems), the minimum diameter
attainable can be different at different aspect ratios.
If the estimated resolution achievable by the system is greater than the largest resolution pin feature
set, other standard artifacts can be used to estimate the minimum feature attainable (e.g. the 2,5 mm
and 5,0 mm protrusions on the linear artifact).
The minimum pin that can be produced can depend on the build direction, especially when anisotropic
processes are examined (e.g. certain AM technologies can provide better resolution in xy-direction
than in the z-direction). As such, this test artifact should be built in different orientations in the AM
process, for example with the pins parallel to the machine z-direction and with the pins parallel to
the machine x-direction. It is recommended that users note any specific reasons for selecting specific
orientations (for example if an orientation is selected as a particular challenge to the system or as a
best-case scenario).
If selected properly, some pins in the feature will be built successfully by the system while others will
fail. Potential pin failure should be considered when positioning the sample within the build volume to
avoid adversely affecting the build process for the remaining pins.
If measurement of such fine features is not readily available, the user should note which pins are
present, which pins are absent and which pins are deformed or partially formed on the completed build.
This observation still provides information on the resolution of the system. If all pins are present, but
several appear to be of the same diameter, the pins that are similar in diameter should be noted.
The positions of the pins on the feature can allow measurement of diameter in only one direction
when using hand-measuring equipment. If this is the only measurement option available, the user may
consider making z-direction pins in two different orientations: with the pins parallel to the machine
z-direct
...

NORME ISO/ASTM
INTERNATIONALE 52902
Première édition
2019-07
Fabrication additive — Pièces types
d'essai — Évaluation de la capacité
géométrique des systèmes de
fabrication additive
Additive manufacturing — Test artifacts — Geometric capability
assessment of additive manufacturing systems
Numéro de référence
©
ISO/ASTM International 2019
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© ISO/ASTM International 2019
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publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
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soit d’un organisme membre de l’ISO dans le pays du demandeur. Aux États-Unis, les demandes doivent être adressées à ASTM
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Fax: [phone] Fax: [phone]
E-mail: [e-mail] E-mail: [e-mail]
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Publié en Suisse
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Sommaire Page
Avant-propos .v
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 1
4 Portée et utilisation . 2
4.1 Généralités . 2
4.2 Comparaison de résultats d’une machine . 2
5 Principes généraux pour la production de pièces types d’essai . 2
5.1 Généralités . 2
5.2 Nécessité d’utiliser une matière première conforme à la spécification du matériau . 2
5.3 Nécessité de mise en œuvre d’une intégration de pièce type d’essai conformément
à une spécification de procédé documentée . 3
5.4 Formats de fichier et préparation . 3
5.5 Téléchargement des fichiers. 3
5.6 Discussion sur la conversion de fichier . 3
5.7 Format AMF privilégié (avec instructions/résolutions de conversion) . 3
5.8 Nécessité d’une spécification d’essai et d’un procédé d’essai . 4
5.9 Quantité de pièces types d'essai . 4
5.10 Position et orientation des pièces types d'essai . 4
5.11 Considérations pour l’orientation . 4
5.12 Étiquetage . 4
5.13 Couverture . 4
5.14 Gammes . 5
5.15 Consolidation de pièce . 5
5.16 Supports et post-traitement . 5
6 Principes généraux pour la mesure de pièces types d’essai . 5
6.1 Généralités . 5
6.2 Mesure de pièces à l’état fabriqué . 6
6.3 Stratégie de mesure . 6
6.4 Incertitude de mesure . 6
7 Géométries de pièce type d’essai . 6
7.1 Généralités . 6
7.2 Exactitude . 7
7.2.1 Pièce type d’essai linéaire . 7
7.2.2 Pièce type d’essai circulaire . 8
7.3 Résolution .10
7.3.1 Tiges de résolution .10
7.3.2 Trous de résolution.12
7.3.3 Nervure de résolution .13
7.3.4 Fente de résolution .16
7.4 Texture de surface .18
7.4.1 Objectif .18
7.4.2 Géométrie . .19
7.4.3 Mesure .20
7.4.4 Rapport .20
7.4.5 Considérations .21
7.5 Plaquette d’identification .21
7.5.1 Objectif .21
7.5.2 Géométrie . .22
7.5.3 Considérations .22
Annexe A (informative) Exemple de configurations de pièce type d’essai.23
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Annexe B (informative) Techniques de mesure .26
Annexe C (informative) Procédures de mesure .30
Annexe D (informative) Liste de noms et de dimensions d’échantillon .36
Bibliographie .38
iv © ISO/ASTM International 2019 – Tous droits réservés

Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir www
.iso .org/directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www .iso .org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir www .iso .org/avant -propos.
Le présent document a été élaboré par l’ISO/TC 261, Fabrication additive, en coopération avec
l’ASTM F 42, Technologies de fabrication additive, dans le cadre d’un accord de partenariat entre l’ISO et
ASTM International dans le but de créer un ensemble de normes ISO/ASTM sur la fabrication additive.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www .iso .org/fr/members .html.
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NORME INTERNATIONALE ISO/ASTM 52902:2019(F)
Fabrication additive — Pièces types d'essai — Évaluation
de la capacité géométrique des systèmes de fabrication
additive
1 Domaine d'application
Le présent document couvre la description générale du benchmarking de géométries d’éprouvette ainsi
que les mesures quantitatives et qualitatives à appliquer à la ou aux éprouvettes de benchmarking afin
d’évaluer les performances de systèmes de fabrication additive (FA).
Cette évaluation de performances peut servir aux deux fins suivantes:
— Évaluation de la capacité du système FA;
— Étalonnage du système FA.
La ou les éprouvettes de benchmarking sont utilisées principalement pour évaluer quantitativement
les performances géométriques d’un système FA. Le présent document décrit une suite de géométries
d’essai, chacune conçue pour examiner une ou plusieurs mesures de performances spécifiques, ainsi que
plusieurs configurations d’exemple de ces géométries au sein d’une ou plusieurs éprouvettes. Il prescrit
les quantités et qualités des géométries d’essai à mesurer, mais ne stipule pas de méthodes de mesure
spécifiques. Différentes applications d’utilisateur peuvent exiger différents niveaux de performances.
Le présent document donne des exemples de configurations de forme ainsi que des exigences
d’incertitude de mesure afin de faire la démonstration d’un examen et de performances de niveau bas
et élevé. Le présent document ne donne pas de procédure ou de réglages de machine spécifiques pour la
fabrication d’une éprouvette qui sont couverts par l’ASTM F2971 et à d’autres spécifications de procédé
pertinentes.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.
Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les
éventuels amendements).
ISO/ASTM 52900, Fabrication additive — Principes généraux — Principes essentiels et vocabulaire
ISO/ASTM 52921, Terminologie normalisée pour la fabrication additive — Systèmes de coordonnées et
méthodes d'essai
ASME B46.1, Texture de surface (Rugosité, ondulation et stries de surface)
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés de l’ISO/ASTM 52900 et de
l’ISO/ASTM 52921 s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https: //www .iso .org/obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse http: //www .electropedia .org/
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4 Portée et utilisation
4.1 Généralités
Les mesures et observations décrites dans le présent document sont utilisées pour évaluer la
performance d’un système FA ayant une configuration de système et des paramètres de procédé
donnés, en combinaison avec une matière première spécifique.
La caractérisation principale du système FA obtenue par le présent document est effectuée en fonction
de l'exactitude géométrique, la finition de surface et les dimensions de forme minimales de la ou des
éprouvettes de benchmarking.
4.2 Comparaison de résultats d’une machine
La ou les éprouvettes peuvent être fabriquées et mesurées, par exemple, quand la nouvelle machine est
installée. La ou les éprouvettes peuvent être utilisées pour périodiquement évaluer les performances
ou diagnostiquer un défaut dans un système FA, par exemple, après une maintenance du système ou tel
que défini par les exigences d’un système de qualité.
La ou les éprouvettes décrites dans cette méthode d’essai peuvent être utilisées pour démontrer les
capacités d’un contrat entre un acheteur et un vendeur de pièces FA ou de systèmes FA.
Les données provenant des mesures décrites dans le présent document peuvent être utilisées pour évaluer
l’impact de nouveaux paramètres de procédé ou d’un matériau sur les performances du système FA.
Certaines géométries d’essai peuvent être incluses à chaque fabrication d’un système FA particulier
pour aider à établir la traçabilité des performances. En fonction des besoins de l’utilisateur final, il n’est
pas nécessaire d’intégrer toutes les pièces types d'essai et des pièces types d'essai individuelles peuvent
être intégrées séparément si nécessaire.
5 Principes généraux pour la production de pièces types d’essai
5.1 Généralités
Cet article définit des principes applicables à la production de toutes les géométries de pièce type d’essai
dans le présent document. Les exigences de reporting constituent un aperçu en relation avec les étapes
de production dans cet article, mais plus de détails sur la consignation et le reporting se trouvent dans
les descriptions de pièce type d’essai individuelle données à l’Article 7.
5.2 Nécessité d’utiliser une matière première conforme à la spécification du matériau
Pour garantir la répétabilité des résultats, l’utilisation d'une matière première de qualité est nécessaire.
Il convient que l'utilisateur final détermine une spécification de la matière première et il convient que
la matière première utilisée pour la pièce type d’essai corresponde à ladite spécification. Par exemple,
la spécification peut inclure les propriétés particulaires (dimension des particules, granulométrie,
morphologie) pour les matières premières en poudre, les propriétés du vrac (telles que l’écoulement) et
les propriétés chimiques (telles que la composition chimique et le niveau de contamination). Bien que
les détails de la spécification du matériau ne doivent pas être divulgués (sauf accord contraire entre
le fournisseur et l’acheteur), il convient qu'elle soit documentée par le producteur et notée avec une
désignation alphanumérique unique comme spécifié par l’ASTM F2971: 2013, Annexe A1, élément «B».
Pour les procédés à base de poudre, il convient que la spécification du matériau aborde spécifiquement
les limitations de réutilisation de poudre et le pourcentage de poudre vierge/poudre réutilisée.
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5.3 Nécessité de mise en œuvre d’une intégration de pièce type d’essai conformément à
une spécification de procédé documentée
Il convient que le traitement du matériau dans le système FA soit mis en œuvre conformément à une
spécification de procédé/un plan de fabrication documenté, tel que spécifié par l’ASTM 2971:2013,
Annexe A1, élément «C». Il peut s’agir d’une norme interne propriétaire ou d’une norme externe (sujet à
négociations acheteur/vendeur), mais il convient que le producteur documente les réglages et conditions
définissables par l’utilisateur relatives la fabrication de pièces. Par exemple, il convient qu’il documente
les paramètres d’épaisseur de couche, les stratégies de fabrication (par exemple, axe de balayage,
axe d’outil et/ou paramètres de balayage), les températures, etc. utilisés pendant la fabrication. Il
convient que ce procédé soit constant pour toutes les pièces types d'essai produites au sein d’une même
fabrication. Ces recommandations peuvent varier d’une utilisation à l’autre, ainsi il convient que les
paramètres dans la spécification de procédé soient convenus entre le vendeur et l’utilisateur final.
5.4 Formats de fichier et préparation
Il convient que les formats de fichier utilisés et les étapes de préparation du fichier numérique, y
compris les paramètres de découpe, soient inclus à la spécification de procédé. Des précautions doivent
être prises lors de la création et du transfert des fichiers de données pour éviter la dégradation du
modèle. Toute incohérence entre les deux affecte le résultat des essais sur les pièces types d’essai,
raison pour laquelle les bonnes pratiques relatives au contrôle des formats de fichier et à la préparation
sont discutées ici.
5.5 Téléchargement des fichiers
Les modèles numériques 3D pour les géométries de pièce type d’essai standards peuvent être
téléchargés au format *.step sur https: //standards .iso .org/iso/52902/ed -1/en. Pour une liste complète
des fichiers disponibles, voir l’Annexe D.
5.6 Discussion sur la conversion de fichier
Quand un modèle CAO est converti au format AMF, STL (ou tout autre format de fichier intermédiaire),
une fidélité suffisante doit être assurée afin de garantir que la pièce type d’essai ainsi produite
reflète bien les capacités du système FA évalué. Il convient que la tolérance de conversion de fichier
sélectionnée garantisse que l’écart maximal des données est inférieur d’un quart par rapport au modèle
CAO nominal et, en supposant de bonnes pratiques de mesure, idéalement moins d’un dixième de
l'exactitude attendue du système FA évalué. Actuellement, la plupart des équipements de fabrication
additive ne peuvent pas produire de formes d’une résolution supérieure à 10 µm, raison pour laquelle
les modèles CAO sont enregistrés au format STL/AMF afin de garantir une précision d’au moins 2,5 µm.
Il s’agit des seules préconisations générales, et il convient qu’elles soient confirmées pour le système
de sortie spécifique. Il est recommandé que les utilisateurs vérifient l’écart maximal et consignent
les paramètres de conversion utilisés ainsi que tout écart maximal (hauteur de corde et tolérance
angulaire).
Il convient que l’échelle des modèles ne soit pas augmentée ou réduite pendant la conversion ou après
celle-ci. Des facteurs de correction de machine (par exemple, décalages, mise à l’échelle d’axe, etc.)
peuvent être utilisés et il convient qu’ils soient documentés comme faisant partie de la spécification de
procédé.
5.7 Format AMF privilégié (avec instructions/résolutions de conversion)
Le format de fichier tel que défini par l'ISO/ASTM 52915 est le format de modèle privilégié pour la
représentation de géométrie de pièce type d’essai en raison de sa capacité à stocker une géométrie
haute-fidélité avec des unités intégrées au sein d’un format de fichier intermédiaire.
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5.8 Nécessité d’une spécification d’essai et d’un procédé d’essai
Le présent document établit la base du Plan/spécification d’essai général décrit dans l‘ASTM F2971: 2013,
Annexe A1, élément «D», mais les spécificités de son implémentation nécessitent être consignées afin
de documenter avec précision le Procédé d'essai (élément «E» de l’Annexe A1) utilisé pour la production
des pièces évoquées à l’Article 6.
5.9 Quantité de pièces types d'essai
Pour un essai complet des performances de la machine, deux éléments dictent la quantité de pièces
types d'essai produites. Premièrement, la spécification d’essai/le procédé d’essai doit garantir une
certaine quantité d’échantillons, généralement pas moins de cinq, de manière à pouvoir réaliser
des mesures statiquement significatives. Deuxièmement, une couverture suffisante (voir 5.5) de la
plateforme de fabrication nécessite d’être assurée pour tenir compte des variations de performances
entre les différents emplacements de fabrication. Une quantité inférieure de pièces types d'essai avec
une couverture moins complète peut être utilisée pour des contrôles ponctuels ou des démonstrations
limitées, tel que l’exemple détaillé en Annexe A. Le nombre de pièces types d’essai doit être convenu
entre l’acheteur et le vendeur et doit permettre de réaliser au moins 5 mesures.
5.10 Position et orientation des pièces types d'essai
Selon l’ASTM F2971: 2013, Annexe A1, élément «F», il est recommandé de faire le rapport de résultats en
combinaison avec la position et les orientations de fabrication des pièces types d'essai conformément à
la convention définie dans l’ISO/ASTM 52921.
5.11 Considérations pour l’orientation
Dans la mesure où ces pièces types d'essai sont censées révéler les points forts et faiblesses des
techniques de fabrication additive, certaines géométries de fabrication échoueront. Cela vaut la peine
de tenir compte des formes susceptibles d’échouer et de les placer dans une position minimisant le
risque qui conduit à une défaillance totale des formes/pièces/pièces types d’essai dans le reste de la
fabrication. Par exemple, pour un procédé sur lit de poudre, il peut être judicieux de positionner les
pièces les plus susceptibles d’échouer à un niveau plus élevé de l’ensemble de la fabrication afin de
réduire le risque d’empiétement de parties ou sections défaillantes des pièces sur d’autres composants
dans la fabrication ou dans le mécanisme de la machine FA.
5.12 Étiquetage
Il peut être utile d’ajouter des étiquettes aux pièces afin d’identifier les orientations et positions de pièce
type d’essai respectives dans la fabrication. L’étiquetage est résumé en 7.4.
5.13 Couverture
Il est important que les pièces types d'essai soient réalisées avec une couverture suffisante du volume de
fabrication pour obtenir des données représentatives pour la fabrication de pièces réelles. La couverture
évalue la variabilité sur l’ensemble du volume de fabrication. Il s’agit d’une bonne pratique pour tous
les procédés de FA qui est particulièrement importante pour les procédés ayant un «sweet spot», ou
«point idéal» (certains systèmes laser galvanométriques fournissent, par exemple, des résultats plus
facilement répétables au centre de la plateforme). Il convient que la distribution de pièce type d’essai
s’étende sur au moins 80 % de la surface de la plateforme de fabrication de la machine. Si les effets
de l’emplacement de fabrication sont connus ou considérés comme négligeables pour l’essai particulier
réalisé, alors un emplacement de fabrication simple peut être choisi et utilisé comme convenu entre le
vendeur et l’utilisateur.
De longues pièces types d’essai s’étendant sur toute la surface de fabrication sont nécessaires pour
détecter les corrections qui ne sont pas linéaires ou qui sont de nature périodique.
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5.14 Gammes
Il convient de ne pas mettre la géométrie à l’échelle (car cela affecte les sorties de mesure) mais peut
être arrangée sous forme de gamme pour offrir des zones de couverture plus importantes. Voir un
exemple à la Figure 2.
5.15 Consolidation de pièce
Lorsque des gammes de pièces sont nécessaires pour une meilleure couverture, il peut être plus
pratique de fabriquer une pièce combinée unique au lieu d’essayer de fabriquer des gammes de pièces
individuelles adjacentes. Cela peut être obtenu en consolidant les fichiers AMF ou STL adjacents avant la
découpe et d'autres étapes de préparation du fichier.
Comme la FA est le plus souvent un procédé en couches (suivant la direction z) souvent basé sur des
pixels (dans la direction x/y), la position exacte de la pièce dans la fabrication peut affecter l'essai de
manière significative. Cela est particulièrement vrai pour les pièces types d’essai testant la résolution de
la machine. Une translation mineure de la pièce peut avoir une influence déterminante sur les problèmes
d’arrondi si une couche ou un pixel spécifique sera fabriqué ou non. Cela peut être provoqué pendant la
préparation du fichier de découpe et pendant l’orientation du fichier de découpe dans l'espace de travail
de la machine. Il convient que les résultats soient consignés en combinaison avec les orientations de
fabrication des pièces types d’essai conformément à la convention définie dans l'ISO/ASTM 52921.
Avec certains procédés FA (en particulier avec des métaux), une accumulation de chaleur due au
traitement de grandes sections transversales près des pièces types d'essai peut affecter l'exactitude
géométrique. Il est donc recommandé que le fabricant garantisse la conformité avec les distances
spécifiées.
5.16 Supports et post-traitement
Dans la mesure du possible, il convient que les supports soient évités ou il convient que des supports qui
en aucun cas ne gêne ou n’affecte la mesure prévue soient employés. La stratégie de support, y compris,
mais sans s’y limiter, le matériau, la géométrie, la technique de retrait, etc. doit être intégralement
documentée dans la spécification du procédé.
Les données rapportées par le présent document doivent être à l’état fabriqué avant tout traitement
de surface ou en aval. Dans le cas de post-traitement inévitable réalisé avant la mesure (par exemple,
retrait de matériau de support nécessaire), il convient que les détails du procédé soit consignés comme
faisant partie de la spécification du procédé. Il convient que ce rapport comprenne une description de
tout produit abrasif et de son application sur la surface des pièces types d’essai. En complément, des
données ultérieures aux post-traitements supplémentaires (tel que sablage de pièces métalliques par
exemple) peuvent être obtenues, mais uniquement si elles sont clairement notées et présentées avec les
mesures à l’état fabriqué.
6 Principes généraux pour la mesure de pièces types d’essai
6.1 Généralités
Cet article définit des principes applicables à la mesure de toutes les géométries de pièce type d’essai
dans le présent document. Les mesures spécifiques sont spécifiées à l’Article 7 décrivant les géométries
de pièce type d’essai individuelle. Le présent document ne prescrit aucune méthode de mesure
spécifique; les mesures décrites ci-dessous peuvent être réalisées grâce à une variété de techniques et de
dispositifs (par exemple, machine de mesure de coordonnées, scanner optique, comparateurs à cadran
avec dispositifs de détection de mouvement étalonnés, profilomètres de surface, etc.). L'ISO 17296-3
peut être utilisée pour améliorer la communication entre les parties prenantes concernant les méthodes
d’essai. Les exigences de reporting constituent un aperçu en relation avec les étapes de mesure dans cet
article, mais plus de détails sur la consignation et le reporting se trouvent dans les Annexes B et C.
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6.2 Mesure de pièces à l’état fabriqué
Il convient que la pièce type d’essai puisse refroidir à température ambiante puis être mesurée
directement après avoir été retirée du système utilisé pour la fabriquer, avant la réalisation de tout post-
traitement. L’utilisateur final peut exiger que les pièces soient conservées à une certaine température et
humidité avant la mesure. Si les pièces sont fabriquées par un procédé basé sur lit de poudre, il convient
que les pièces soit complètement séparées de la poudre environnante avant la mesure. Si les pièces sont
fabriquées sur une plateforme de fabrication, réaliser les mesures sans ôter la pièce de la plateforme.
(Le retrait d’une plateforme de fabrication peut affecter les formes des pièces types d’essai, influençant
ainsi les résultats. Si une mesure n’est pas possible sur la plateforme, cela doit être clairement indiqué
dans le rapport.) Si un post-traitement est souhaité, rapporter tous les détails de chaque étape de post-
traitement et mesurer la pièce avant et après chaque étape de post-traitement (rapport de tous les
résultats de mesure).
6.3 Stratégie de mesure
Il est de notoriété que la stratégie de mesure affecte l’incertitude de mesure générale; cela est valable
autant pour les mesures dimensionnelles que pour les mesures de surface. La stratégie de mesure
inclut ici l'appareil choisi pour réaliser la mesure ainsi que le nombre de points sélectionnés pour
représenter la forme ou la surface et la distribution des points le long de la forme ou de la surface. Pour
les mesures de rugosité, la stratégie de mesure inclut les éventuels filtres appliqués (par exemple, la
longueur de découpe). La stratégie de mesure est un sujet complexe et est souvent très spécifique à
la pièce ou la forme mesurée. Il n’y a donc pas de «bonne pratique» générale pour la réalisation de ces
mesures. Cependant, certains conseils sont donnés dans les Annexes B et C. L’incertitude de mesure
est en définitive le concept important et, en tenant compte des appareils de mesure disponibles, il
convient que l’utilisation d’une stratégie de mesure qui minimise l’incertitude de mesure avec toutes les
contraintes données soit l’objectif principal.
Les surfaces usuellement «plates» peuvent en réalité être très inégales ou irrégulières. La mesure de
plusieurs points est parfois nécessaire pour obtenir un résultat moyen.
6.4 Incertitude de mesure
Il convient que l’incertitude standard de chaque mesure soit notée avec la mesure. Des recommandations
sur la détermination de l’incertitude de mesure se trouvent dans les références suivantes:
— ASME B89.7.3.2 pour l’incertitude dans les mesures dimensionnelles;
— ASME B46.1 pour les mesures de texture de surface;
— JCGM 100 et JCGM 101 pour l'incertitude de mesure en général;
— ISO/IEC GUIDE 98-1 et documents associés.
Il convient que les utilisateurs documentent tout système d’étalonnage et/ou de maintenance de qualité
pour les procédés et équipements de mesure utilisés. L’appareil et la résolution de mesure doivent être
divulgués dans le rapport.
7 Géométries de pièce type d’essai
7.1 Généralités
Sept types de pièces types d’essai sont décrits dans les paragraphe suivants. Chaque pièce type d’essai
est censée tester un aspect différent de la performance ou de la capacité d’un système.
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7.2 Exactitude
7.2.1 Pièce type d’essai linéaire
7.2.1.1 Objectif
Cette pièce type d’essai teste l'exactitude de positionnement linéaire le long d’une direction spécifique
de la machine. En fonction de l’orientation de la pièce type d’essai et de la configuration de la machine,
les erreurs de pièce type d’essai peuvent fournir une base pour la compensation du positionnement ou
un diagnostic d'erreur de mouvements spécifique au sein du système de positionnement.
7.2.1.2 Géométrie
La Figure 1 présente la géométrie de la pièce type d’essai linéaire. La pièce type d’essai est constituée
de protubérances prismatiques sur une base solide rectangulaire. Un rectangle englobant pour la forme
entière mesure 55 mm × 5 mm × 8 mm. Les protubérances d’extrémité mesurent 2,5 mm × 5 mm × 5 mm.
Les protubérances centrales sont des cubes de 5 mm. L’espacement des protubérances augmente le long
de la pièce type d’essai de 5 mm à 7,5 mm, 10 mm et 12,5 mm.
Dimensions en mm
Figure 1 — Dessin technique de pièces types d'essai linéaires
Si un essai d'exactitude linéaire plus long est souhaité, plusieurs pièces types d’essai linéaires peuvent
être attachées les unes aux autres. La longueur de 2,5 mm des protubérances d’extrémité signifie que,
lorsque deux pièces types d’essai linéaires ou plus sont attachées, les protubérances centrales seront
toutes des cubes de 5 mm. La Figure 2 illustre un exemple. Si cette option est choisie, voir 5.14.
Figure 2 — Deux pièces types d'essai d'exactitude linéaire attachées l’une à l’autre
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Si un essai d'exactitude linéaire plus court est requis, la géométrie d’une pièce type d’essai alternative
doit être convenue entre l’utilisateur et le fournisseur et elle doit suivre des principes de conception
similaires à la pièce illustrée à la Figure 1. Il convient que la pièce type d’essai alternative ait des formes
non équidistantes et il convient qu'elle teste à la fois les protubérances et les vides (c’est-à-dire, les
distances avec de la matière entre des formes de référence et les distances avec un espace entre des
formes de référence).
7.2.1.3 Mesure
La mesure principale pour la pièce type d’essai linéaire correspond aux positions des faces du cube par
rapport à la référence de base à l’extrémité de la pièce type d’essai (voir la Figure 1). En alternative, les
longueurs de chaque protubérance peuvent être mesurées et l’espacement entre chaque protubérance
peut être mesuré. Des mesures facultatives disponibles sont la rectitude de la base sur la longueur de la
pièce type d’essai, le parallélisme de chaque côté de la base sur la longueur de la pièce type d’essai et les
hauteurs de chaque protubérance.
7.2.1.4 Considérations
Il convient que les orientations par défaut pour un rapport exhaustif de l'exactitude linéaire comprennent
au moins une pièce type d’essai alignée parallèlement à chaque axe (x, y et z) au sein du système de
coordonnées de la machine. Une fois que cela est réalisé, il convient d'utiliser une notation d’orientation
orthogonale pour documenter l’orientation selon l'ISO/ASTM 52921. Une alternative consisterait à
aligner une pièce type d’essai linéaire sur le mouvement d’un des axes de positionnement de la machine
(par exemple, un déplacement de l’axe x au sein d’un système de portique). Cette orientation alternative
peut mieux faire le lien entre les erreurs dans la pièce et les erreurs de mouvement au sein du système
de positionnement.
Il convient que les orientations qui peuvent causer une collision ou un endommagement dû à un racloir
ou à une lame de réenduction soient évitées.
Il est généralement souhaitable de tester l'exactitude linéaire sur l’ensemble des capacités de
positionnement de la machine. Il convient que les utilisateurs envisagent de positionner les pièces types
d’essai linéaires autour du centre de l'espace de fabrication ainsi que près des extrémités de course.
En cas de pièce type d’essai linéaire orienté verticalement, il convient d'éviter l’utilisation de
structures de support si possible. Si des structures de support sont nécessaires (par exemple, sous les
protubérances), la stratégie de support (y compris la géométrie, le matériau et la technique de retrait)
doit être intégralement documentée. Il convient de veiller à sélectionner une stratégie de support
minimisant l’impact négatif sur le procédé/la précision de mesure.
7.2.2 Pièce type d’essai circulaire
7.2.2.1 Objectif
Ces pièces types d’essai sont destinées à tester l’exactitude dynamique pour la projection de l'énergie
d'activation (par exemple, un laser ou un faisceau d'électrons) ou la méthode d'assemblage d'un
matériau (par exemple, par projection de liant) sur la surface de fabrication de la machine FA.
La configuration de base de ces pièces types d’essai est créée pour pouvoir séparer l’influence du
matériau et les sources d’erreur externes qui peuvent survenir dans la machine FA.
7.2.2.2 Géométrie
7.2.2.2.1 Géométrie de base
La Figure 3 présente la géométrie de base de la pièce type d’essai d'exactitude circulaire. La pièce type
d’essai est constituée de deux anneaux concentriques étroitement rapprochés.
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Les anneaux concentriques sont fabriqués de façon centrale sur une fine base cylindrique.
L’anneau le plus extérieur est une construction facultative.
7.2.2.2.2 Base
Les largeurs des bases doivent avoir un diamètre interne de 20,0 mm pour le grossier, 10,0 mm pour le
moyen et 5,0 mm pour le fin, et un diamètre externe de 100,0 mm pour le grossier, 50,0 mm pour le moyen
et 25,0 mm pour le fin. La hauteur de la base doit être respectivement de 12,0 mm, 6,0 mm et 3,0 mm.
Une forme d’orientation doit être placée à l’un des quarts du cylindre de base et est constituée de deux
plans plats perpendiculaires au plan supérieur s’étendant du centre du cylindre de base, tangentiel au
diamètre externe et croisant l’extérieur du cylindre.
7.2.2.2.3 Anneaux extérieurs
Les anneaux extérieurs ont un diamètre externe de 94,0 mm pour le grossier, 47,0 mm pour le moyen
et 23,5 mm pour le fin et un diamètre interne de 60,0 mm pour le grossier, 30,0 mm pour le moyen et
15 mm pour le fin. Les hauteurs des anneaux sont respectivement de 40,0 mm, 20,0 mm et 10,0 mm au-
dessus de la surface supérieure de la base.
7.2.2.2.4 Anneaux intérieurs
Les anneaux intérieurs ont un diamètre externe de 32,0 mm pour le grossier, 16,0 mm pour le moyen
et 8,0 mm pour le fin et un diamètre interne de 28,0 mm pour le grossier, 14,0 mm pour le moyen et
7,0 mm pour le fin. Les hauteurs des anneaux sont respectivement de 40,0 mm, 20,0 mm, 10,0 mm au-
dessus de la surface supérieure de la base.
7.2.2.3 Mesure
La mesure principale pour cette pièce type d’essai est l’arrondi (circularité) des faces d’anneau est type
d'essai. En alternative, les dimensions des diamètres de chaque anneau intérieur et extérieur peuvent
être mesurées à plusieurs (au moins cinq) endroits, qui indiquent les diamètres du cercle inscrit
maximal et du cercle circonscrit minimal. Une deuxième alternative consiste à mesurer l’épaisseur de
paroi de chaque anneau à plusieurs (au moins cinq) endroits. Les mesures facultatives de cette pièce
type d’essai comprennent la concentricité de chaque face de chaque anneau ainsi que la cylindricité de
chaque face de chaque anneau.
7.2.2.4 Considérations pour la production de pièces types d'essai
Position et orientation de fabrication: il convient d'envisager plusieurs anneaux par volume de
fabrication. Il convient d'orienter la pièce type d’essai de façon à permettre l’isolation de deux
axes de mouvement de la machine (c’est-à-dire qu'il convient d’orienter la surface de référence D
orthogonalement au plan xy, yz ou xz).
Il convient que l’utilisation de supports ne soit pas exigée si la pièce est fabriquée avec la surface de
référence D parallèle au plan xy. Il convient que la base soit une structure et un substrat solide afin de
correctement anc
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