ISO/ASTM 52902:2023
(Main)Additive manufacturing — Test artefacts — Geometric capability assessment of additive manufacturing systems
Additive manufacturing — Test artefacts — Geometric capability assessment of additive manufacturing systems
This document covers the general description of benchmarking test piece geometries, i.e. artefacts, 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 build(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.
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, c’est-à-dire des pièces types, 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 mode opératoire ou de réglages de machine spécifiques pour la fabrication d’une éprouvette.
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INTERNATIONAL ISO/ASTM
STANDARD 52902
Second edition
2023-08
Additive manufacturing — Test
artefacts — 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
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Contents Page
Foreword .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Significance and use .1
4.1 General . 1
4.2 Comparing results from one machine . 2
5 General principles for producing test artefacts . 2
5.1 General . 2
5.2 Need to use feedstock conforming to a material specification . 2
5.3 Need to undertake artefact 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 artefacts . 3
5.10 Position and orientation of test artefacts . 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 artefacts . 5
6.1 General . 5
6.2 Measure parts as built . 5
6.3 Measurement strategy . 5
6.4 Measurement uncertainty . 6
7 Artefact geometries . 6
7.1 General . 6
7.2 Accuracy . 6
7.2.1 Linear artefact . 6
7.2.2 Circular artefact . 8
7.2.3 Z-axis artefact . 10
7.3 Resolution . 13
7.3.1 Resolution pins. 13
7.3.2 Resolution holes . 14
7.3.3 Resolution rib . 16
7.3.4 Resolution slot . 18
7.4 Surface texture . 20
7.4.1 Purpose . 20
7.4.2 Geometry . 20
7.4.3 Measurement . 21
7.4.4 Reporting .22
7.4.5 Considerations . 22
7.5 Labelling . 23
7.5.1 Purpose .23
7.5.2 Geometry . 23
7.5.3 Considerations . 24
Annex A (informative) Example artefact configurations .25
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Annex B (informative) Measurement techniques.27
Annex C (informative) Measurement procedures .31
Annex D (informative) List of specimen names and sizes .38
Bibliography .40
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ISO/ASTM 52902:2023(E)
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, and in collaboration with the European Committee for Standardization (CEN) Technical
Committee CEN/TC 438, Additive manufacturing, in accordance with the Agreement on technical
cooperation between ISO and CEN (Vienna Agreement).
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO/ASTM 52902:2019), which has been
technically revised.
The main changes are as follows:
— addition of a test artefact for testing the performance of the Z-axis in an AM system.
— changed dimensions in text and in drawing (see Figure 3) of medium circular artefact such that the
description in the text matches the dimensions in the downloadable STEP file; Figure 3 was also re-
drawn to better depict the circular artefact geometry.
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 52902:2023(E)
Additive manufacturing — Test artefacts — Geometric
capability assessment of additive manufacturing systems
1 Scope
This document covers the general description of benchmarking test piece geometries, i.e. artefacts,
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 build(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.
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
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 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 https:// www .electropedia .org/
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.
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ISO/ASTM 52902:2023(E)
The primary characterization of the AM system obtained by applying 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) can be used to periodically evaluate the performance or diagnose a fault in one AM system, for
example, after system maintenance or as specified by the requirements of a quality system.
The test piece(s) described in this test method can 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 can be included with every build on a particular AM system to help establish
performance traceability. Depending on the needs of the user, not all test artefacts need to be built, and
individual test artefacts can be built separately if required.
5 General principles for producing test artefacts
5.1 General
This clause outlines principles applicable for producing all of the test artefact 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 artefact
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. Clear definition
of the material specification is important. Often a standard specification is preferred, but specifications
do not need to be limited to standards and can be defined by the user. A feedstock material specification
should be selected or required by the user and the feedstock used for test artefact trials should match
said specification. For example, the specification can 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 buyer and seller),
it should be documented by the producer and reported with a unique alphanumeric designation as
specified by ASTM F2971 -13: 2021, 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 artefact 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 -13: 2021, Annex A1, element “C”.
This can be a proprietary internal standard or external standard (subject to buyer/seller negotiations),
but the producer should document the exact values of user-specifiable settings and conditions
surrounding the building of parts. For example, it should document the layer thickness, build strategies
(e.g. scan path, tool path, and/or scan parameters), temperatures, etc. used during the build. This
process should be consistent for all test artefacts produced within one build. These recommendations
can be different for each use, so the parameters in the process specification should be agreed between
the buyer and seller.
2
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ISO/ASTM 52902:2023(E)
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 artefacts and for this reason, good practice for the control of the file formats and preparation is
discussed here.
5.5 Download files
The 3D digital models for standard test artefact geometries can be downloaded in *.step format at
https:// standards .iso .org/ iso/ 52902/ ed -2/ 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 artefact 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 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 specified by ISO/ASTM 52915 is the preferred model format for test artefact
geometry representation due to its ability to store high fidelity geometry with embedded units in an
intermediate file format, and for its ability to accurately orient an array of parts within a single AMF
file.
5.8 Need for test specification and test process
This document forms the basis for the general Test Plan/Specification described in ASTM F2971 -13: 2021,
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 7.
5.9 Quantity of test artefacts
For a complete test of machine performance, at least two things dictate the quantity of the test artefacts
produced. First, the test specification/test process shall ensure a quantity of samples, typically no
less than five per build, so that statistically significant measurements can be made. Second, sufficient
coverage (see 5.13) of the build platform needs to be made to account for variations in performance
between build locations. Repeated builds can also be completed to test the repeatability of the process.
Fewer test artefacts with less complete coverage may be used for spot checks or limited demonstrations,
such as the example detailed in Annex A. The number of artefacts shall be agreed upon between the
buyer and seller and shall permit to perform at least 5 measurements.
3
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5.10 Position and orientation of test artefacts
As per ASTM F2971 -13: 2021, Annex A1, element “F”, it is recommended to report results in combination
with the test artefacts’ build position and orientations according to the convention set forth in
ISO 17295.
5.11 Considerations for orientation
Since these test artefacts 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 positions or orient them at angles that minimize the risk that this leads to an outright
failure of the features/parts/artefacts 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 to identify respective artefact orientations and positions in the
build. Labelling is summarized in 7.5.
5.13 Coverage
It is important that test artefacts 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 good 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 artefact distribution should span at least 80 %
of the machine’s build platform area, with the intent that the artefacts are built at different locations
based on the applications of the user and where components will be built on the machine in production.
For machines with large build platform areas, artefacts could be placed at the outer ends of the build
platform area and at the centre of the build platform area to provide some coverage of the entire build
area. If build location effects are known or deemed irrelevant for the trial being performed, then a
single build location may be selected and used, as agreed between buyer and seller.
Long artefacts, which reach across the extents of the build volume, can be necessary to detect
corrections that are not linear or are periodic in nature.
5.14 Arrays
Geometry should not be scaled to accommodate different sizes of build volumes (since this affects the
measurement outputs) but can be patterned in an array to give larger coverage areas. See an example in
Figure 2. Scaling of artefact geometry to accommodate shrinkage, such as in applications using binder
jetting AM, should be clearly documented by users.
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. Arrays of parts can be
accurately positioned relative to each other in a single AMF file by use the “constellation” element.
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
artefacts 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 into the working area in the machine. Results should be
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ISO/ASTM 52902:2023(E)
reported in combination with the test artefacts’ build orientations according to the convention set forth
in ISO 17295.
With certain AM processes (especially with metals), heat build-up from processing large cross-sectional
areas near the test artefacts can affect their geometrical accuracy. Therefore, it is advised that the
manufacturer ensure compliance with specified distances between parts.
5.16 Supports and post process
...
NORME ISO/ASTM
INTERNATIONALE 52902
Deuxième édition
2023-08
Fabrication additive — Pièces types
d'essai — Évaluation de la capacité
géométrique des systèmes de
fabrication additive
Additive manufacturing — Test artefacts — Geometric capability
assessment of additive manufacturing systems
Numéro de référence
ISO/ASTM 52902:2023(F)
© ISO/ASTM International 2023
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DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO/ASTM International 2023
Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou un intranet, sans autorisation écrite soit de l’ISO à l’adresse ci-après,
soit d’un organisme membre de l’ISO dans le pays du demandeur. Aux États-Unis, les demandes doivent être adressées à ASTM
International.
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Publié en Suisse
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© ISO/ASTM International 2023 – Tous droits réservés
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ISO/ASTM 52902:2023(F)
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 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 . 6
6.1 Généralités . 6
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 .7
7.1 Généralités . 7
7.2 Exactitude . 7
7.2.1 Pièce type linéaire . 7
7.2.2 Pièce type circulaire . 9
7.2.3 Pièce type de l’axe Z . 11
7.3 Résolution . 14
7.3.1 Tiges de résolution . 14
7.3.2 Trous de résolution . 16
7.3.3 Nervure de résolution. 17
7.3.4 Fente de résolution . 20
7.4 Texture de surface . 22
7.4.1 Objectif . 22
7.4.2 Géométrie .22
7.4.3 Mesure . 23
7.4.4 Rapport . 24
7.4.5 Considérations . 25
7.5 Étiquetage . 25
7.5.1 Objectif . 25
7.5.2 Géométrie . 25
7.5.3 Considérations . 26
Annexe A (informative) Exemple de configurations de pièce type .27
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ISO/ASTM 52902:2023(F)
Annexe B (informative) Techniques de mesure .29
Annexe C (informative) Modes opératoires de mesure .33
Annexe D (informative) Liste de noms et de dimensions d’échantillon.40
Bibliographie .42
iv
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ISO/ASTM 52902:2023(F)
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 appelée 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 le
Comité F42 de l’ASTM, 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 commun de normes ISO/ASTM sur
la fabrication additive et en collaboration avec le Comité Européen de Normalisation (CEN), Comité
technique CEN/TC 438, Fabrication additive, conformément à l’Accord de coopération technique entre
l’ISO et le CEN (Accord de Vienne).
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO/ASTM 52902:2019), qui a fait l’objet
d’une révision technique.
Les principales modifications sont les suivantes:
— ajout d'une pièce type pour soumettre à essai les performances de l'axe Z dans un système FA.
— modification des dimensions du texte et du dessin (voir Figure 3) de la pièce type circulaire moyenne
de sorte que la description dans le texte corresponde aux dimensions du fichier STEP téléchargeable;
la Figure 3 a également été redessinée pour mieux représenter la géométrie circulaire de la pièce
type.
Il convient que tout retour d’information ou questions sur le présent document soit adressé à l'organisme
national de normalisation de l'utilisateur. Une liste exhaustive desdits organismes se trouve à l’adresse
www.iso.org/members.html.
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NORME INTERNATIONALE ISO/ASTM 52902:2023(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,
c’est-à-dire des pièces types, 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 mode opératoire ou de réglages de machine
spécifiques pour la fabrication d’une éprouvette.
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 — Fondamentaux et vocabulaire
ASME B46.1, Surface Texture (Surface Roughness, Waviness and Lay)
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans
l'ISO/ASTM 52900 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 https:// 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 l’application du 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 spécifié 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, 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 rapport constituent un aperçu en relation avec les étapes de
production dans cet article, mais plus de détails sur l'enregistrement et le rapport se trouvent dans les
descriptions de pièce type 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 est important de définir clairement les spécifications des matériaux. Souvent, une spécification
normalisée est préférée, mais les spécifications ne sont pas nécessairement limitées aux normes et
peuvent être définies par l’utilisateur. Il convient que l’utilisateur choisisse ou requiert 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 l’acheteur et le vendeur), il convient qu’elle soit
documentée par le producteur et notée avec une désignation alphanumérique unique comme spécifié
par l’ASTM F2971 -13: 2021, 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 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 F2971 -13: 2021,
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 valeurs exactes
des réglages et conditions spécifiés par l’utilisateur relatives à 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
l’acheteur et le vendeur.
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, 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 normalisées peuvent être
téléchargés au format *.step sur https:// standards .iso .org/ iso/ 52902/ ed -2/ 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 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 exactitude 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 enregistrent 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 spécifié 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, et pour sa capacité
à orienter avec exactitude des gammes de pièces dans un seul fichier AMF.
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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 -13:
2021, Annexe A1, élément “D”, mais les spécificités de son implémentation nécessitent d’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 7.
5.9 Quantité de pièces types d'essai
Pour un essai complet des performances de la machine, au moins 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 par cycle de fabrication, de
manière à pouvoir réaliser des mesures statiquement significatives. Deuxièmement, une couverture
suffisante (voir 5.13) de la plate-forme de fabrication nécessite d’être assurée pour tenir compte des
variations de performances entre les différents emplacements de fabrication. Des fabrications répétées
peuvent également être réalisées pour soumettre à essai la répétabilité du procédé. 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 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 -13: 2021, 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 17295.
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 des positions ou de les orienter
selon des angles qui minimisent le risque qui conduit à une défaillance totale des formes/pièces/
pièces types 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 pour identifier les orientations et positions de pièce
type respectives dans la fabrication. L’étiquetage est résumé en 7.5.
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 «point
idéal» (certains systèmes de direction laser galvanométriques fournissent, par exemple, des résultats
plus facilement répétables au centre de la plate-forme). Il convient que la distribution de pièce type
s’étende sur au moins 80 % de la surface de la plate-forme de fabrication de la machine,
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.