Additive manufacturing — Process characteristics and performance — Practice for metal powder bed fusion process to meet critical applications

1.1 This practice describes the operation and production control of metal powder bed fusion (PBF) machines and processes to meet critical applications such as commercial aerospace components and medical implants. The requirements contained herein are applicable for production components and mechanical test specimens using powder bed fusion (PBF) with both laser and electron beams. 1.2 This standard does not purport to address all of the safety concerns, if any, associated with its use. It is the responsibility of the user of this standard to establish appro-priate safety, health, and environmental practices and deter-mine the applicability of regulatory limitations prior to use. 1.3 This international standard was developed in accor-dance with internationally recognized principles on standard-ization established in the Decision on Principles for the Development of International Standards, Guides and Recom-mendations issued by the World Trade Organization Technical Barriers to Trade (TBT) Committee.

Fabrication additive — Caractéristiques et performances du procédé — Pratique du procédé de fusion sur lit de poudre métallique en vue de répondre aux applications critiques

1.1 La présente pratique décrit le fonctionnement et le contrôle de production des machines et des procédés de fusion sur lit de poudre métallique (PBF) pour répondre à des applications critiques, telles que les composants aérospatiaux commerciaux et les implants médicaux. Les exigences contenues ci-après sont applicables aux composants de production et aux éprouvettes d'essai mécaniques utilisant la fusion sur lit de poudre (PBF) avec des faisceaux laser et électroniques. 1.2 La présente norme ne prétend pas traiter de tous les problèmes de sécurité, s'ils existent, associés à son utilisation. Il est de la responsabilité de l'utilisateur de la présente norme d'établir des pratiques de sécurité, d'hygiène et d'environnement appropriées, et de déterminer l'applicabilité des restrictions réglementaires avant utilisation. 1.3 La présente Norme internationale a été élaborée conformément aux principes internationalement reconnus de normalisation établis dans la Décision sur les principes pour l'élaboration de normes internationales, guides et recommandations publiée par le Comité des obstacles techniques au commerce (OTC) de l'Organisation mondiale du commerce.

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Published
Publication Date
30-Jul-2019
Current Stage
9092 - International Standard to be revised
Completion Date
23-Apr-2021
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ISO/ASTM 52904:2019 - Additive manufacturing -- Process characteristics and performance -- Practice for metal powder bed fusion process to meet critical applications
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ISO/ASTM 52904:2019 - Fabrication additive -- Caractéristiques et performances du procédé -- Pratique du procédé de fusion sur lit de poudre métallique en vue de répondre aux applications critiques
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Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO/ASTM
STANDARD 52904
First edition
2019-08
Additive manufacturing — Process
characteristics and performance —
Practice for metal powder bed fusion
process to meet critical applications
Fabrication additive — Caractéristiques et performances du
procédé — Pratique du procédé de fusion sur lit de poudre métallique
en vue de répondre aux applications critiques
Reference number
ISO/ASTM 52904:2019(E)
ISO/ASTM International 2019
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO/ASTM 52904:2019(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO/ASTM International 2019

All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may be

reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting on

the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address below

or ISO’s member body in the country of the requester. In the United States, such requests should be sent to ASTM International.

ISO copyright office ASTM International
CP 401 • Ch. de Blandonnet 8 100 Barr Harbor Drive, PO Box C700
CH-1214 Vernier, Geneva West Conshohocken, PA 19428-2959, USA
Phone: +41 22 749 01 11 Phone: +610 832 9634
Fax: +41 22 749 09 47 Fax: +610 832 9635
Email: copyright@iso.org Email: khooper@astm.org
Website: www.iso.org Website: www.astm.org
Published in Switzerland
ii © ISO/ASTM International 2019 – All rights reserved
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO/ASTM 52904:2019(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 (see www.iso.org/directives).

ASTM International is one of the world’s largest voluntary standards development organizations

with global participation from affected stakeholders. ASTM technical committees follow rigorous

due process balloting procedures.

Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject

of patent rights. ISO and ASTM International 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 ASTM Committee F42, Additive Manufacturing Technologies (as

ASTM F3303‐2018), and drafted in accordance with its editorial rules. It was assigned to Technical

Committee ISO/TC 261, Additive manufacturing, and adopted under the “fast‐track procedure”.

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.

© ISO/ASTM International 2019 – All rights reserved
---------------------- Page: 3 ----------------------

This international standard was developed in accordance with internationally recognized principles on standardization established in the Decision on Principles for the

Development of International Standards, Guides and Recommendations issued by the World Trade Organization Technical Barriers to Trade (TBT) Committee.

ISO/ASTM 52904:2019(E)
Designation: F3303 − 2018
Standard for
Additive Manufacturing – Process Characteristics and
Performance: Practice for Metal Powder Bed Fusion
Process to Meet Critical Applications

This standard is issued under the fixed designation F3303; the number immediately following the designation indicates the year of

original adoption or, in the case of revision, the year of last revision. A number in parentheses indicates the year of last reapproval. A

superscript epsilon (´) indicates an editorial change since the last revision or reapproval.

1. Scope E2910 Guide for Preferred Methods for Acceptance of
Product
1.1 This practice describes the operation and production
F2924 Specification for Additive Manufacturing Titanium-6
control of metal powder bed fusion (PBF) machines and
Aluminum-4 Vanadium with Powder Bed Fusion
processes to meet critical applications such as commercial
F2971 Practice for Reporting Data for Test Specimens Pre-
aerospacecomponentsandmedicalimplants.Therequirements
pared by Additive Manufacturing
contained herein are applicable for production components and
F3049 Guide for Characterizing Properties of Metal Pow-
mechanicaltestspecimensusingpowderbedfusion(PBF)with
ders Used for Additive Manufacturing Processes
both laser and electron beams.
F3122 Guide for Evaluating Mechanical Properties of Metal
1.2 This standard does not purport to address all of the
Materials Made via Additive Manufacturing Processes
safety concerns, if any, associated with its use. It is the
2.3 ISO/ASTM Standards:
responsibility of the user of this standard to establish appro-
52900 Standard Terminology for Additive Manufacturing –
priate safety, health, and environmental practices and deter-
General Principles – Terminology
mine the applicability of regulatory limitations prior to use.
52921 Terminology for Additive Manufacturing – Coordi-
1.3 This international standard was developed in accor-
nate Systems and Test Methodologies
dance with internationally recognized principles on standard-
ization established in the Decision on Principles for the
2.4 ISO Standards:

Development of International Standards, Guides and Recom- 4497 Metallic powders – Determination of particle size by

mendations issued by the World Trade Organization Technical
dry sieving

Barriers to Trade (TBT) Committee. D6892–1 Metallic materials – Tensile testing at ambient

temperature
2. Normative References
D6892–2 Metallic materials – Tensile testing – Part 2:
2.1 The following documents are referred to in the text in
Method of test at elevated temperature

such a way that some or all of their content constitutes 8573-1 Compressed air – Part 1: Contaminants and purity

requirements of this document. For dated references, only the
classes

edition cited applies. For undated references, the latest edition 9001 Quality management systems – Requirements

of the referenced document (including any amendments) ap-
9044 Industrial Woven Wire Cloth – Technical Require-
plies. ments and Testing
13320 Particle size analysis – Laser diffraction methods
2.2 ASTM Standards:
13485 Medical devices – Quality management systems –
E8/E8M Test Methods for Tension Testing of Metallic Ma-
Requirements for regulatory purposes
terials
E11 Specification for Woven Wire Test Sieve Cloth and Test
2.5 Other Standards:
Sieves ANSI/ASQC C1-1996 Specification of General Require-
ments for a Quality Program
AS9100 Quality Management Systems - Requirements for
This practice is under the jurisdiction of ASTM Committee F42 on Additive
Manufacturing Technologies and is the direct responsibility of Subcommittee
F42.05onMaterialsandProcesses,andisalsounderthejurisdictionofISO/TC261.
Current edition approved Feb. 1, 2018. Published June 2018. DOI: 10.1520/

F3303-18. Available from International Organization for Standardization (ISO), ISO

For referenced ASTM standards, visit the ASTM website, www.astm.org, or Central Secretariat, BIBC II, Chemin de Blandonnet 8, CP 401, 1214 Vernier,

contact ASTM Customer Service at service@astm.org. For Annual Book of ASTM Geneva, Switzerland, http://www.iso.org.

Standards volume information, refer to the standard’s Document Summary page on Available fromAmerican National Standards Institute (ANSI), 25 W. 43rd St.,

the ASTM website. 4th Floor, New York, NY 10036, http://www.ansi.org.

Copyright © ASTM International, 100 Barr Harbor Drive, PO Box C700, West Conshohocken, PA 19428-2959. United States

© ISO/ASTM International 2019 – All rights reserved
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ISO/ASTM 52904:2019(E)
F3303 − 2018

Aviation, Space, and Defense Organizations 5.3 Metal powder shall be purchased from an approved

material supplier on the QMS (Quality Management Systems

3. Terms and Definitions (see 6.3)), an ASL (Approved Supplier List), or a customer-

directed material supplier. Powder shall be verified for confor-
3.1 For the purposes of this document, the terms and
mance to the material specification. Third-party certification of
definitions given in Specification F2924, ISO/ASTM 52900,
powder may be used. Guide F3049, ISO 4497, and ISO 13320
ISO/ASTM 52921, Guide E2910, and the following apply.
provide guidance on the measurement of particle size distribu-
3.2 ISO and IEC maintain terminological databases for use
tion.
in standardization at the following addresses:
5.4 The component manufacturer shall have a feedstock
– IEC Electropedia available at http://
material specification against which feedstock can be ordered
www.electropedia.org/
and tested. Feedstock used for qualification purposes may
– ISO Online browsing platform available at https://
require a limited reused powder such that the powder utilized
www.iso.org/obp
for one qualification build to another remains as consistent as
3.3 Definitions:
practical(forexample,byusingvirginfeedstockasthepurpose
3.3.1 build programmer—person responsible for program-
of the qualification is to check the consistency of machine
ming a build including part orientation, part(s) nesting, and the
operation over time).
application of critical build parameters.
5.4.1 A feedstock material specification shall include, but

3.3.2 machine operator—person responsible for initiating not be limited to, chemical composition, particle size

builds and turning over machines, which includes, but is not
distribution, and manufacturing methodology.
limited to, loading feedstock powder, loading build platforms,
5.5 Powder shall be stored in environmental containment to
removing completed builds and routine machine cleaning and
prevent contamination and moisture absorption.
filter changes.
5.6 Used powder is allowed (see 7.1.1.4.1 for requirement
3.3.3 recoater blade—portion of the machine that comes in
on used powder that is processed with ceramic recoater
contact with and spreads feedstock across the build area.
blade).The proportion of virgin to used powder shall be
3.3.3.1 Discussion—Therecoaterblademayalsobecalleda
recorded and reported for each production run on the manu-
rake, recoater, roller, or brush.
facturing plan (Section 10). Automated powder feed systems
may not allow the proportion of virgin to used powder to be
4. PBF Material Identification
accurately measured and recorded on the manufacturing plan.
4.1 Material covered by this document (that is, powder and
Insuchsystemsthefeedstockshallbeconsideredusedpowder.
consolidated part/PBF machine input and output), shall be
The maximum number of times that used powder can be
identifiedbyspecificationcalloutsincluding,butnotlimitedto,
consumed as well as the number of times any portion of a
the following:
powder lot can be processed in the build chamber shall be
4.1.1 Alloy designation according to requirements; where
validated in accordance with 7.3. After a build cycle, any
no alloy designation exists, the chemical composition shall be
remaining used powder may be blended with virgin powder to
listed.
maintain a powder quantity large enough for the next build
4.1.2 Powder type—Virgin, used, blend or mix.
cycle.Thecriticalpowderattributesimpactingqualificationsin
4.1.3 Surface finish—As built, media blasted, supports re-
accordance with 7.3 shall be analyzed regularly. All used
moved by machining or manual deburring, in accordance with
powder shall be sieved with a sieve having a mesh size
specification callouts, or any combination of the latter finish
appropriate for removing any agglomerations. All powder
types.
sieves used to manufacture parts shall have a certificate of
4.1.4 Dimensional tolerances—In accordance with specifi-
conformance that they were manufactured to ISO 9044 or
cation callouts or PBF machine output capability.
Specification E11.
NOTE 1—4.1.3 and 4.1.4 apply to consolidated parts only.
6. Personnel Requirements
6.1 Personnel competency requirements in ISO 13485 shall
5. Feedstock and Powder Batches
apply, including appropriate education, training, skills, and
5.1 The material supplier shall package the powder in
experience.
containers capable of preventing moisture from penetrating the

containers. No other materials including desiccant bags, labels, 6.2 Manufacturing manager, machine operator, or build

programmer (as defined in Section 3) shall be trained by the
or tags shall be placed inside the containers in contact with the
powder. machine manufacturer or qualified agency for PBF machine
hardware and software, where appropriate.
5.2 All feedstock shall have a certificate of conformance

from the material supplier indicating that the feedstock meets 6.3 On machines that are qualified in accordance with 7.3,

the machine manufacturer shall provide for continuing educa-
the purchase specification requirements.
tion as new hardware and software releases are purchased and
implemented. Records of such training shall be maintained in
employee training folders in accordance with a local Quality
Available from SAE International (SAE), 400 Commonwealth Dr.,Warrendale,

PA 15096, http://www.sae.org. Management System (for example, ISO 9001, ISO 13485,

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ISO/ASTM 52904:2019(E)
F3303 − 2018
Designation: F3303 − 2018

ASQC C1, AS 9100) for reference with customers or outside 7.1.1.8 External gas—Gas type and flow shall meet the

regulatory agencies, or both. machine manufacturer’s recommendation for the feedstock.

7.1.1.9 Feedstock and baseline machine and process
6.4 Only persons trained in accordance with 6.1 and 6.2
parameters—Ensure that feedstock and parameters (for
shall be considered qualified personnel.
example, beam offset, beam parameters, input energy) are
correct for build.
7. Qualification
7.1.1.10 Beam power verification—The instructions for
7.1 Pre-Build Checks
checking the laser or electron beam power shall be determined
7.1.1 This section describes pre-build checks applied to all
by the component manufacturer and recorded in a QMS
builds independently of their purpose (for example, periodic
document. Laser or electron beam power shall be measured
preventive maintenance, machine/process qualification,
and documented in the manufacturing plan immediately prior
scaling/calibration builds, etc.). The pre-build checks shall
to build initiation and following the completion of all builds.
include, but not be limited to:
7.1.1.11 Part files, orientation and location—All part files
7.1.1.1 Maintenance record—Checkthemaintenancerecord
related to the digital geometry (for example, STL, AMF) shall
(see 7.2.2) and qualification status of machine (see 7.3).
match the intended revision, the part orientation and location
7.1.1.2 Required feedstock quantity—Verify that required
on the build platform, as stated in the manufacturing plan.
quantity for build is available.
7.1.1.12 Machining stock—Ensure that machining stock is
7.1.1.3 Build platform (also known as build plate or start
added to part(s) in accordance with manufacturing plan.
plate)—Ensure that the build platform serial number matches
7.1.1.13 Parts nesting—The build platform part nesting, as
the one specified in the manufacturing plan (Section 10). The
displayed by the PBF build processor software, shall be
build platform shall be free from any surface contamination
recorded (for example with a screen shot).
(including dirt, oil, or grease), and any form of defects
7.2 Periodic Preventive Maintenance (Third Party Accredi-
resulting in an inconsistent powder bed. Build platforms shall
tation)
be visually inspected and rejected for any obvious damage or
7.2.1 PBF machines shall undergo preventive maintenance
non-conformity. Platform shall be installed in PBF machine
(PM) by trained technicians in accordance with the machine
using the proper QMS instructions.
manufacturer’s recommended frequency (for example, mini-
7.1.1.4 Recoater blade—Ensure material compatibility with
mum of every six months or after a given number of build
feedstock and consolidated material, cleanliness, absence of
hours). PBF machines where preventive maintenance has
any form of defects resulting in an inconsistent powder bed,
lapsed shall not be used to meet the requirements herein. The
and consistent recoater clearance to the build platform at all
maintenance procedure shall confirm the effective function and
locations in conjunction with 10.1.2.2.
operations of each major machine and machine component that
7.1.1.4.1 Before initiating a PBF machine build, the recoater
affects product quality. This shall include, but not be limited to:
blade shall be inspected. The machine operator shall visually
7.2.1.1 Laser or electron beam power—Ensure that beam
inspectandverifythattherecoaterbladeisfreefromanychips,
characteristics are within the machine manufacturer’s recom-
scratches, debris or deformities and installed in accordance
mended tolerance. Test that the laser or electron beam output
with the machine manufacturer’s recommendations. Only
matches software set point in accordance with the machine
qualified materials shall be used on a PBF machine in
manufacturer’s recommendation or specification requirements,
accordance with 7.3.The chemical composition of the recoater
whichever is more demanding. Users of power meters should
blade shall be recorded on the manufacturing plan. PBF
consider the detector calibration uncertainty when measuring
machines with polymer recoater blade shall be validated to
and monitoring laser power. More comprehensive beam quality
show the polymer does not contaminate the feedstock by
measurements may be imposed on the machine vendor for
analyzing and pairing the chemical composition of powder
machine acceptance, for example, switch on/off speed, power
feedstock and that of consolidated part.When inspection is not
fluctuations after hours of operation, and beam profile devia-
possible due to installation location, polymer recoater blades
tions across the build platform. It is beyond the scope of this
should be replaced with a new one after the completion of each
standard to specify machine acceptance criteria.
build. Used feedstock processed with a ceramic recoater blade
7.2.1.2 Beam power at build platform—When possible,
shall not be further processed. This section does not apply to
measure laser or electron beam power at left, right, front and
PBF machines that only use rollers to spread the powder.
back of build platform (that is, build platform extremities), but
7.1.1.5 Auxiliary systems (for example, shield gas, filters)—
at a min
...

NORME ISO/ASTM
INTERNATIONALE 52904
Première édition
2019-08
Fabrication additive —
Caractéristiques et performances du
procédé — Pratique du procédé de
fusion sur lit de poudre métallique
en vue de répondre aux applications
critiques
Additive manufacturing — Process characteristics and performance
— Practice for metal powder bed fusion process to meet critical
applications
Numéro de référence
ISO/ASTM 52904:2019(F)
ISO/ASTM International 2019
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO/ASTM 52904:2019(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO/ASTM International 2019

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.
ISO copyright office ASTM International
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8 100 Barr Harbor Drive, PO Box C700
CH-1214 Vernier, Genève West Conshohocken, PA 19428-2959, USA
Tél.: +41 22 749 01 11 Tél.: +610 832 9634
Fax: +41 22 749 09 47 Fax: +610 832 9635
E-mail: copyright@iso.org E-mail: khooper@astm.org
Web: www.iso.org Web: www.astm.org
Publié en Suisse
ii © ISO/ASTM International 2019 – Tous droits réservés
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ISO/ASTM 52904:2019(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 (voir www.iso.org/directives).

ASTM International est l'un des plus grands organismes d'élaboration de normes volontaires dans le

monde, qui attire la participation mondiale des parties prenantes concernées. Les comités techniques de

l'ASTM suivent des procédures rigoureuses de vote en bonne et due forme.

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 et ASTM International ne sauraient être

tenues pour responsables 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 le lien suivant: www.iso.org/iso/fr/avant‐propos.html.

Le présent document a été élaboré par le Comité F42 de l'ASTM, Technologies de fabrication additive

(comme ASTM F3303‐2018), et a été rédigé conformément à ses règles éditoriales. Il a été attribué au

Comité Technique ISO/TC 261, Fabrication additive, et adopté selon la «procédure par voie express».

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.
© ISO/ASTM International 2019 – Tous droits réservés
iii
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NORME INTERNATIONALE ISO/ASTM 52904:2019(F)

La présente Norme internationale a été élaborée conformément aux principes internationalement reconnus de normalisation établis

dans la Décision sur les principes pour l'élaboration de normes internationales, guides et recommandations publiée par le Comité

des obstacles techniques au commerce (OTC) de l'Organisation mondiale du commerce.

Fabrication additive — Caractéristiques et performances du
procédé — Pratique du procédé de fusion sur lit de poudre
métallique en vue de répondre aux applications critiques

La présente norme est publiée sous la désignation fixe F3303; le nombre qui se trouve juste derrière la désignation indique l'année de

l'adoption originale ou, en cas de révision, l'année de la dernière révision. Un nombre entre parenthèses indique l'année de la dernière

réapprobation. Un epsilon(Ƹ) en exposant indique un changement rédactionnel depuis la dernière révision ou la dernière réapprobation.

1 Domaine d'application

1.1 La présente pratique décrit le fonctionnement et le contrôle de production des machines et des

procédés de fusion sur lit de poudre métallique (PBF) pour répondre à des applications critiques, telles

que les composants aérospatiaux commerciaux et les implants médicaux. Les exigences contenues ci‐

après sont applicables aux composants de production et aux éprouvettes d'essai mécaniques utilisant la

fusion sur lit de poudre (PBF) avec des faisceaux laser et électroniques.

1.2 La présente norme ne prétend pas traiter de tous les problèmes de sécurité, s'ils existent, associés à

son utilisation. Il est de la responsabilité de l'utilisateur de la présente norme d'établir des pratiques de

sécurité, d'hygiène et d'environnement appropriées, et de déterminer l'applicabilité des restrictions

réglementaires avant utilisation.

1.3 La présente Norme internationale a été élaborée conformément aux principes internationalement

reconnus de normalisation établis dans la Décision sur les principes pour l'élaboration de normes

internationales, guides et recommandations publiée par le Comité des obstacles techniques au commerce

(OTC) de l'Organisation mondiale du commerce.
2 Références normatives

2.1 Les documents suivants cités dans le texte 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).

Cette pratique relève de la juridiction du Comité F42 de l'ASTM sur les Technologies de fabrication additive et

est sous la responsabilité directe du sous‐comité F42.05 sur les Matériaux et procédés, et elle relève également de

la juridiction de l'ISO/TC 261.

Présente édition approuvée le 1 février 2018. Publiée en juin 2018. DOI: 10.1520/F3303‐18.

© ISO/ASTM International 2019 – Tous droits réservés
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ISO/ASTM 52904:2019(F)
2.2 Normes ASTM:
E8/E8M Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials
E11 Specification for Woven Wire Test Sieve Cloth and Test Sieves
E2910 Guide for Preferred Methods for Acceptance of Product

F2924 Specification for Additive Manufacturing Titanium‐6 Aluminum‐4 Vanadium with Powder

Bed Fusion

F2971 Practice for Reporting Data for Test Specimens Prepared by Additive Manufacturing

F3049 Guide for Characterizing Properties of Metal Powders Used for Additive Manufacturing

Processes

F3122 Guide for Evaluating Mechanical Properties of Metal Materials Made via Additive

Manufacturing Processes
2.3 Normes ISO/ASTM:
52900 Fabrication additive — Principes généraux — Terminologie

52921 Terminologie normalisée pour la fabrication additive — Systèmes de coordonnées et

méthodes d'essai
2.4 Normes ISO:
4497 Poudres métalliques — Détermination de la granulométrie par tamisage à sec

D6892‐1 Matériaux métalliques — Essai de traction — Partie 1: Méthode d'essai à température

ambiante

D6892‐2 Matériaux métalliques — Essai de traction — Partie 2: Méthode d'essai à température

élevée
8573‐1 Air comprimé — Partie 1: Polluants et classes de pureté
9001 Systèmes de management de la qualité — Exigences
9044 Tissus métalliques industriels — Exigences techniques et vérifications

Pour les normes ASTM citées en référence, consulter le site Internet de l'ASTM, www.astm.org, ou

contacter le Service Clients d'ASTM à l'adresse mail service@astm.org. Pour les informations concernant

le « Annual Book of ASTM Standards » (Annuaire annuel des normes ASTM), se reporter à la page

« Document Summary » (récapitulatif des documents) sur le site Internet de l'ASTM.

Disponibles auprès de l'Organisation internationale de normalisation (ISO), Secrétariat central de l'ISO,

BIBC II, Chemin de Blandonnet 8, CP 401, 1214 Vernier, Genève, Suisse, http://www.iso.org.

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13320 Analyse granulométrique — Méthodes par diffraction laser

13485 Dispositifs médicaux — Systèmes de management de la qualité — Exigences à des fins

réglementaires
2.5 Autres normes:
ANSI/ASQC C1‐1996 Specification of General Requirements for a Quality Program

AS9100 Quality Management Systems — Requirements for Aviation, Space, and Defense

Organizations
3 Termes et définitions

3.1 Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans la

Spécification F2924, l'ISO/ASTM 52900, l'ISO/ASTM 52921 et le Guide E2910 ainsi que les

suivants s'appliquent.

3.2 L'ISO et l'IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être

utilisées en normalisation, consultables aux adresses suivantes:
 IEC Electropedia: disponible à l'adresse http://www.electropedia.org/
 ISO Online browsing platform: disponible à l'adresse https://www.iso.org/obp
3.3 Définitions:
3.3.1
programmeur de fabrication

personne responsable de la programmation d'une fabrication comprenant l'orientation de la

pièce, l'imbrication de la ou des pièces et l'application des paramètres de fabrication critiques

3.3.2
opérateur de la machine

personne responsable du déclenchement des fabrications et de la rotation des machines, qui

comprend, mais non exclusivement, le chargement de la poudre de matière première, le

chargement des plates‐formes de fabrication, l'enlèvement des fabrications terminées et le

nettoyage régulier des machines ainsi que les changements de filtre
3.3.3
lame de réenduisage

partie de la machine qui entre en contact avec et diffuse la matière première dans la zone de

fabrication

Disponible auprès de l'American National Standards Institute (ANSI), 25 W. 43rd St., 4th Floor,

New York, NY 10036, http://www.ansi.org.

Disponible auprès de SAE International (SAE), 400 Commonwealth Dr., Warrendale, PA 15096,

http://www.sae.org.
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3.3.3.1 Discussion — La lame de réenduisage peut aussi être appelée râteau, dispositif de

réenduisage, rouleau ou brosse.
4 Identification des matériaux PBF

4.1 Les matériaux couverts par le présent document (c'est‐à‐dire, poudre et pièce consolidée/

entrants et sortants de la machine PBF) doivent être identifiés par des mentions sur la

spécification, comprenant, mais sans s'y limiter, les éléments suivants:

4.1.1 Désignation d'alliage conformément aux exigences; lorsqu’aucune désignation d'alliage

n’existe, la composition chimique doit être indiquée.
4.1.2 Type de poudre — Vierge, usagée, amalgame ou mélange.

4.1.3 État de surface — En tant que fabrication, média projeté, supports retirés par usinage ou

ébavurage manuel, conformément aux indications de la spécification, ou toute combinaison de

types de finition.

4.1.4 Tolérances dimensionnelles — Conformément aux indications de la spécification ou à la

capacité de production de la machine PBF.
NOTE 1 4.1.3 et 4.1.4 s'appliquent uniquement aux pièces consolidées.
5 Lots de matières premières et de poudre

5.1 Le fournisseur de matériaux doit emballer la poudre dans des conteneurs capables

d'empêcher l'humidité de pénétrer dans les conteneurs. Aucun autre matériau, y compris

sachets déshydratants, étiquettes ou étiquettes volantes, ne doit être placé à l'intérieur des

conteneurs en contact avec la poudre.

5.2 Toute matière première doit avoir un certificat de conformité du fournisseur de matériaux

indiquant que la matière première satisfait aux exigences de la spécification d'achat.

5.3 La poudre métallique doit être achetée auprès d'un fournisseur de matériaux agréé sur

le SMQ (système de management de la qualité (voir 6.3)), d'une LFA (liste des fournisseurs

agréés) ou d'un fournisseur de matériaux demandé par le client. La poudre doit être vérifiée

pour la conformité aux spécifications du matériau. Une certification de poudre fournie par un

tiers peut être utilisée. Le Guide F3049, l'ISO 4497 et l'ISO 13320 fournissent des

recommandations sur le mesurage de la distribution granulométrique.

5.4 Le fabricant du composant doit avoir une spécification de matières premières avec laquelle

les matières premières peuvent être commandées et soumises à essai. Les matières premières

utilisées à des fins de qualification peuvent requérir une poudre réutilisée limitée de sorte que la

poudre utilisée pour une fabrication de qualification à une autre demeure aussi constante que

possible (par exemple, en utilisant des matières premières vierges puisque l'objectif de la

qualification est de vérifier la constance du fonctionnement de la machine dans le temps).

5.4.1 Une spécification de matière première doit comprendre, mais sans s'y limiter, la

composition chimique, la distribution granulométrique et la méthodologie de fabrication.

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5.5 La poudre doit être entreposée dans une zone environnementale confinée pour empêcher

la contamination et l'absorption d'humidité.

5.6 La poudre usagée est autorisée (voir 7.1.1.4.1 pour l'exigence sur la poudre usagée qui est

transformée à l'aide d'une lame de réenduisage en céramique). La proportion de poudre vierge

par rapport à la poudre usagée doit être enregistrée et consignée pour chaque série de

production sur le plan de fabrication (Article 10). Les systèmes automatisés d'alimentation en

poudre peuvent ne pas permettre de mesurer et enregistrer avec précision la proportion de

poudre vierge par rapport à la poudre usagée sur le plan de fabrication. Dans ces systèmes, la

matière première doit être considérée comme de la poudre usagée. Le nombre maximal de fois

que la poudre usagée peut être consommée ainsi que le nombre de fois qu'une partie

quelconque d'un lot de poudre peut être traitée dans la chambre de fabrication doivent être

validés conformément à 7.3. Après un cycle de fabrication, toute poudre usagée restante peut

être mélangée avec de la poudre vierge pour maintenir une quantité de poudre suffisamment

grande pour le cycle de fabrication suivant. Les caractéristiques critiques de la poudre impactant

les qualifications conformes à 7.3 doivent être analysées régulièrement. Toute la poudre usagée

doit être tamisée avec un tamis ayant un maillage approprié pour retirer toutes les

agglomérations. Tous les tamis à poudre utilisés pour la fabrication de pièces doivent avoir un

certificat de conformité attestant qu'ils ont été fabriqués selon l'ISO 9044 ou la

Spécification E11.
6 Exigences relatives au personnel

6.1 Les exigences de l'ISO 13485 en matière de compétences du personnel doivent s'appliquer,

y compris l'éducation, la formation, les compétences et l'expérience appropriées.

6.2 Le responsable de fabrication, l'opérateur de la machine ou le programmeur de fabrication

(tels que définis à l'Article 3) doivent être formés par le fabricant de la machine ou par un

organisme qualifié pour le matériel et le logiciel de la machine PBF, le cas échéant.

6.3 Sur les machines qui sont qualifiées conformément à 7.3, le fabricant de la machine doit

dispenser une formation continue au fur et à mesure que de nouvelles versions matérielles et

logicielles sont achetées et mises en œuvre. Les registres de cette formation doivent être

conservés dans les dossiers de formation des employés, conformément à un système local de

management de la qualité (par exemple, ISO 9001, ISO 13485, ASQC C1, AS 9100), pour servir de

référence pour les clients, ou pour des organismes de réglementation externes, ou les deux.

6.4 Seules les personnes formées conformément à 6.1 et 6.2 doivent être considérées comme

du personnel qualifié.
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7 Qualification
7.1 Vérifications préalables à la fabrication

7.1.1 Le présent article décrit les vérifications préalables à la fabrication appliquées à toutes

les fabrications indépendamment de leur finalité (par exemple, maintenance préventive

périodique, qualification des machines/procédés, fabrications de mise à l'échelle/étalonnage,

etc.). Les contrôles préalables à la fabrication doivent comprendre, sans s'y limiter :

7.1.1.1 Registre de maintenance — Vérifier le registre de maintenance (voir 7.2.2) et le statut

de qualification de la machine (voir 7.3).

7.1.1.2 Quantité de matière première requise — Vérifier que la quantité requise pour la

fabrication est disponible.

7.1.1.3 Plate-forme de fabrication (également appelée plaque de fabrication ou plaque de

démarrage) — S'assurer que le numéro de série de la plate‐forme de fabrication correspond à

celui spécifié sur le plan de fabrication (Article 10). La plate‐forme de fabrication doit être

exempte de toute contamination de surface (y compris saleté, huile ou graisse), ainsi que de

toute forme de défauts entraînant la formation d'un lit de poudre irrégulier. Les plates‐formes

de fabrication doivent être inspectées visuellement et rejetées en cas de dommage ou de

non‐conformité manifeste. La plate‐forme doit être installée sur une machine PBF en utilisant les

instructions appropriées du SMQ.

7.1.1.4 Lame de réenduisage — S’assurer de la compatibilité des matériaux avec les matières

premières et les matériaux consolidés, de la propreté et de l'absence de toute forme de défauts

entraînant la formation d'un lit de poudre irrégulier, et d’un espacement homogène entre le

dispositif de réenduisage et la plate‐forme de fabrication sur l'ensemble des sites, conjointement

avec 10.1.2.2.

7.1.1.4.1 Avant le démarrage d'une fabrication sur la machine PBF, la lame de réenduisage

doit être inspectée. L'opérateur de la machine doit inspecter visuellement et vérifier que la lame

de réenduisage est exempte de tous copeaux, rayures, débris ou déformations, et qu'elle est

installée conformément aux recommandations du fabricant de la machine. Seuls les matériaux

qualifiés doivent être utilisés sur une machine PBF conformément à 7.3. La composition

chimique de la lame de réenduisage doit être enregistrée sur le plan de fabrication. Les

machines PBF ayant une lame de réenduisage en polymère doivent être validées pour

démontrer que le polymère ne contamine pas la matière première, en l’analysant et en le

rapprochant de la composition chimique de la matière première de la poudre et de celle de la

pièce consolidée. Lorsqu'une inspection n'est pas possible en raison du site d'installation, il

convient de remplacer les lames de réenduisage en polymère par une neuve à la fin de chaque

fabrication. Les matières premières usagées traitées avec une lame de réenduisage en céramique

ne doivent pas être davantage traitées. Le présent paragraphe ne s'applique pas aux machines

PBF qui utilisent uniquement des rouleaux pour répandre la poudre.

7.1.1.5 Systèmes auxiliaires (par exemple, gaz de protection, filtres) — S’assurer du type, de la

fonction et de la propreté corrects des systèmes auxiliaires (au minimum de qualité 4.8 pour les

gaz de protection).
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7.1.1.6 Température du refroidisseur et écoulement du fluide caloporteur — Vérifier la

température du refroidisseur et l'écoulement du fluide caloporteur (le cas échéant,

conformément aux recommandations du fabricant de la machine). Enregistrer la température du

refroidisseur sur le plan de fabrication avant chaque cycle de fabrication.

7.1.1.7 Environnement de la chambre de fabrication — Pour les machines qui ont des filtres à

gaz de protection, il ne doit y avoir aucune restriction de débit pendant le fonctionnement de la

machine.

7.1.1.8 Gaz externe — Le type et le débit de gaz doivent satisfaire à la recommandation du

fabricant de la machine pour la matière première.

7.1.1.9 Matières premières et paramètres de référence de la machine et du procédé — S'assurer

que les matières premières et les paramètres (par exemple, décalage du faisceau, paramètres du

faisceau, énergie d'alimentation) sont corrects pour la fabrication.

7.1.1.10 Vérification de la puissance du faisceau — Les instructions pour la vérification de la

puissance du faisceau laser ou d'électrons doivent être déterminées par le fabricant du

composant et être enregistrées dans un document SMQ. La puissance du faisceau laser ou

d'électrons doit être mesurée et documentée sur le plan de fabrication immédiatement avant le

début de la fabrication et à la fin de toutes les fabrications.

7.1.1.11 Fichiers, orientation et emplacement de la pièce — Tous les fichiers de la pièce liés à la

géométrie numérique (par exemple, STF, AMF) doivent correspondre à la révision prévue, à

l'orientation et à l’emplacement de la pièce sur la plate‐forme de fabrication, comme indiqué sur

le plan de fabrication.

7.1.1.12 Stock d'usinage — S'assurer que le stock d'usinage est ajouté à la ou aux pièces

conformément au plan de fabrication.

7.1.1.13 Imbrication des pièces — L'imbrication des pièces sur la plate‐forme de fabrication,

telle qu'affichée par le logiciel de traitement de fabrication PBF, doit être enregistrée (par

exemple, avec une capture d'écran).
7.2 Maintenance préventive périodique (accréditation par un organisme tiers)

7.2.1 Les machines PBF doivent faire l'objet d'une maintenance préventive (MP) par des

techniciens formés conformément à la fréquence recommandée du fabricant de la machine (par

exemple, au minimum tous les six mois ou après un nombre donné d'heures de fabrication). Les

machines PBF dont la maintenance préventive est devenue caduque ne doivent pas être utilisées

pour satisfaire aux exigences du présent document. La procédure de maintenance doit confirmer

l'efficacité et le bon fonctionnement de chaque machine principale et de chaque composant de la

machine qui affecte la qualité du produit. Cela doit comprendre, mais sans s'y limiter :

7.2.1.1 Puissance du faisceau laser ou d'électrons — S'assurer que les caractéristiques du

faisceau sont dans la tolérance recommandée du fabricant de la machine. Vérifier au moyen

d'essais que la sortie du faisceau laser ou d'électrons correspond au point de consigne du

logiciel, conformément aux recommandations du fabricant ou aux exigences de la spécification,

les plus restrictives étant retenues. Il convient que les utilisateurs de mesureurs de puissance

tiennent compte de l'incertitude d'étalonnage du détecteur lors du mesurage et de la

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surveillance de la puissance du laser. Des mesurages plus complets de la qualité du faisceau

peuvent être imposés au vendeur de la machine pour l'acceptation de la machine, par exemple,

vitesse de mise en marche/arrêt, fluctuations de puissance après les heures de fonctionnement

et écarts de profil du faisceau sur la plate‐forme de fabrication. Il est hors du domaine

d'application de la présente norme de spécifier les critères d'acceptation de la machine.

7.2.1.2 Puissance du faisceau sur la plate-forme de fabrication — Dans la mesure du possible,

mesurer la puissance du faisceau laser ou d'électrons à gauche, à droite, à l'avant et à l'arrière de

la plate‐forme de fabrication (c’est‐à‐dire, aux extrémités de la plate‐forme de fabrication), mais

au minimum au centre de la plate‐forme de fabrication à 100 % de la puissance du laser ou tel

que requis pour un faisceau d'électrons. La puissance du faisceau laser ou d'électron pour

chaque source d'énergie doit être dans les recommandations du fabricant de la machine ou dans

les exigences de la spécification, les plus restrictives étant retenues à tous les points de

mesurage.

NOTE 2 Les mesurages de la qualité et de la puissance du faisceau spécifiés en 7.2.1.1 et 7.2.1.2

s'appliquent à un contrôle en cours de fabrication pour empêcher des variations accidentelles de la

densité d'énergie.

7.2.1.3 Vérification du positionnement du faisceau — S'assurer que l'emplacement du faisceau

indiqué par le logiciel et la position réelle du faisceau sont dans les tolérances recommandées

par le fabricant de la machine ou dans les tolérances spécifiées par le fabricant du composant.

7.2.1.4 Mouvement de l'axe Z — S'assurer que les mouvements contrôlés par le logiciel et ceux

réels de couche sont dans les recommandations du fabricant de la machine ou dans les exigences

de la spécification, les plus restrictives étant retenues.

7.2.1.5 Bras et moteur du dispositif de réenduisage — L'alignement de la lame de réenduisage

doit être dans la tolérance recommandée du fabricant de la machine.

7.2.1.6 Air comprimé — L'air comprimé requis pour la machine PBF doit être vérifié à

chaque MP pour toute contamination éventuelle conformément à l'ISO 8573‐1. Régler la

pression appropriée et vérifier tous les raccords et branchements.

7.2.1.7 Oxygène et vide — Les capteurs d'oxygène doivent être remplacés conformément au

calendrier recommandé du fabricant de la machine et être étalonnés en au moins deux points de

concentration d'oxygène. Le vide doit satisfaire à la recommandation du fabricant de la machine

et doit avoir une méthode d'étalonnage.

7.2.1.8 Alignement du champ laser (ACL)— L'ACL sur des systèmes à plusieurs lasers doit être

étalonné conformément aux recommandations du fabricant de la machine. Le fabricant de

machine qualifié doit fournir des exigences de tolérance pour l'alignement du champ laser.

7.2.1.9 Autre maintenance préventive recommandée — S'assurer que toute autre maintenance

préventive recommandée, telle qu'énumérée dans le manuel d'utilisation ou d'entretien de la

machine, est effectuée.

7.2.2 Le registre des activités de maintenance doit être documenté, daté, signé par un ou

plusieurs techniciens qualifiés sur le document de maintenance préventive PBF, et approuvé par

l’assurance qualité du fabricant de composants. Ce formulaire doit être affiché à l'extérieur de la

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machine PBF, en indiquant la date de l’entretien et la date d'échéance suivante. Les opérations

de maintenance doivent être surveillées en utilisant une procédure reconnue (par exemple, le

Guide E2910).
7.3 Qualification de la machine, du procédé et de la pièce

7.3.1 Un plan de fabrication de qualification (conformément à l'Article 10) doit être élaboré et

utilisé pour fabriquer la ou les éprouvettes d'essai aux fins de qualification. Une fois que les

résultats de fabrication de qualification ont été validés, les paramètres utilisés pour la

fabrication de qualification sont enregistrés en tant que paramètres de référence de PBF et

constituent les paramètres pour les fabrications suivantes (voir 7.3.3).

7.3.2 Plate-forme de fabrication (également appelée plaque de fabrication ou plaque de

démarrage) — Le fabricant de composants doit avoir une spécification de plate‐forme de

fabrication et toutes les plates‐formes de fabrication utilisées pour le PBF doivent être

conformes à la spécification, y compris aux exigences d'état de surface, de planéité et de

parallélisme. Les plates‐formes de fabrication peuvent être resurfacées. Toutes les plates‐formes

de fabrication doivent être sérialisées, en décrivant au minimum le matériau. Des matériaux

différents (plate‐forme de fabrication par rapport aux composants) peuvent être utilisés à

condition que le composant respecte les indications techniques de la composition chimique.

Lorsqu'un co
...

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