ISO/ASTM 52924:2023
(Main)Additive manufacturing of polymers — Qualification principles — Classification of part properties
Additive manufacturing of polymers — Qualification principles — Classification of part properties
This document establishes the required or the achievable classes of part properties for additive manufactured polymer parts in order to get a common understanding on part quality. It is aimed at providers of manufacturing services for polymer parts who use additive manufacturing machines and at the customers for these services. Designers of parts as well as buyers and providers of manufacturing services can specify, in a traceable manner, the required or the achievable level of part properties with the aid of this document. The classification is based on mechanical, physical and geometrical properties. Further properties can be defined between buyer and provider of manufacturing. This document is applicable to parts that have been manufactured from a thermoplastic polymer by means of thermal reaction fusion of material typically applied by a powder bed fusion (PBF) or material extrusion (MEX) processes. This document is also applicable to thermoplastic parts made by other processes, provided that due consideration is given to process-specific topics. The classification of part properties applies to parts in as-built condition, that have been unpacked from the build space, with all support structures removed, but prior to any post-processing operations. Specific industries (e.g. aerospace and medical) typically specify additional requirements.
Fabrication additive des polymères — Principes de qualification — Classification des propriétés de la pièce
Le présent document établit les classes de propriétés de la pièce requises ou pouvant être atteintes pour les pièces en polymère fabriquées de manière additive, afin de disposer d’une compréhension commune sur la qualité des pièces. Il est destiné aux fournisseurs de services de fabrication de pièces en polymère qui utilisent des machines de fabrication additive et aux clients de ces services. Les concepteurs de pièces aussi bien que les acheteurs et les fournisseurs de services de fabrication peuvent spécifier, de manière traçable, le niveau des propriétés de la pièce requis ou pouvant être atteint à l’aide du présent document. La classification est basée sur des propriétés mécaniques, physiques et géométriques. D’autres propriétés peuvent être définies entre l’acheteur et le fournisseur de services de fabrication. Le présent document s’applique aux pièces qui ont été fabriquées à partir d’un polymère thermoplastique par réaction thermique de fusion de matériau généralement réalisée par des procédés de fusion sur lit de poudre (PBF) ou d’extrusion de matériau (MEX). La classification des propriétés de la pièce s’applique à des pièces en état de fabrication qui ont été déballées depuis l’espace de fabrication, avec l'ensemble des structures support ayant été retirées, mais avant toute opération de post-traitement. Certaines industries (par exemple l'aérospatiale et le médical) spécifient généralement des exigences supplémentaires.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO/ASTM
STANDARD 52924
First edition
2023-08
Additive manufacturing of
polymers — Qualification principles
— Classification of part properties
Fabrication additive des polymères — Principes de qualification —
Classification des propriétés de la pièce
Reference number
© ISO/ASTM International 2023
© ISO/ASTM International 2023
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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.
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Published in Switzerland
ii
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Contents Page
Foreword .iv
Introduction .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Symbols and abbreviations .2
4.1 Symbols . 2
4.2 Abbreviations . 2
5 Classification system . 3
5.1 Definition of the classes of part property . 3
5.2 Typical classification of important material classes and usage of the classification
system for part properties . 4
6 Test specimens for determining the characteristic values for the classification
system. 6
6.1 General . 6
6.2 Tensile properties . 6
6.3 Dimensional accuracy . 6
6.4 Density . 6
6.5 Labelling . 7
6.6 Orientation, grid arrangement, and distribution in the build space . 7
6.6.1 General . 7
6.6.2 Orientation and grid arrangement to be used . 7
6.6.3 Distribution in the build space . 7
6.7 Manufacturing . 11
7 Determination of characteristic values and classification in the classification
system.12
7.1 General .12
7.2 Mechanical properties . 12
7.2.1 General .12
7.2.2 Determination of characteristic values .12
7.2.3 Classification in the classification system .13
7.3 Dimensional accuracy .13
7.3.1 General .13
7.3.2 Determination of characteristic values . 13
7.3.3 Classification in the classification system . 14
7.4 Relative part density . 14
7.4.1 General . 14
7.4.2 Determination of characteristic values . 14
7.4.3 Classification in the classification system . 14
7.5 Classification in classes of part properties . 14
8 Initial classification and regular checking of the classifications .15
8.1 Standard classification procedure . 15
8.2 Initial classification . 15
8.3 Regular checking . 15
8.4 Renewed determination of the classifications in case of replacement of relevant
machine components . 15
Annex A (informative) Form for part property classification in accordance with this
document .17
Bibliography .18
iii
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Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to
the World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see
www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee 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).
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.
iv
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Introduction
The goal of this document is to improve the communication between providers and users of additive
manufactured polymer parts in relation to the part quality to be supplied. For this purpose, quality
criteria and part properties are categorised into a system of quality classes.
In the additive manufacturing processes relevant for polymers, the part properties depend very heavily
on the machine systems, the material and the process control used. Typically, the process control can
be optimised for productivity or quality. These goals are in principle contradictory in the context of the
performance of a specific machine.
The property classes listed in this document help to make clear the differences in quality. The property
classes enable the user to define part specifications for manufacturing.
Along with the specification of the property classes, this document states which property classes
can be achieved with typical materials. Test specimens and their arrangement in the build space are
specified (the related CAD data are included with this document as positioned STL data and AMF data
and available on: https://standards.iso.org/iso/52924/ed-1/en/). The determination of the mechanical
tensile properties, the dimensional accuracy and the part density with the aid of these test specimens
is described to make possible the assignment to property classes for the related characteristic values.
This document refers to parts produced by PBF and MEX processes. Certain processes within these
categories have also been known under different process names and trademarks. For example, (for
PBF) laser sintering when the fusion is enabled by a laser, -trademarked as SLS®, (selective laser
1)
sintering) . Other thermoplastic PBF trademarks include multi jet fusion (MJF) or high speed sintering
where the fusion is enabled by infra-red light. MEX processes for thermoplastic polymers are also
known by names such as fused layer modelling (FLM), fused layer manufacturing or fused filament
fabrication (FFF). FDM (fused deposition modelling) is an existing trademark for this type of process.
The mentioning of trademarks in this document are only for informative reasons and does not intend
any form of endorsement of the mentioned products.
Rather than comparing capabilities of hardware, material solutions based on common parameter
set inputs, are compared based on part property outcomes. This document supplies a framework for
comparison of those outcomes. The goal of such a comparison exercise is one of “what does it take to
get to a particular class outcome". The benefit of this approach is to decouple the nuances of different
hardware solution providers from the comparison process, allowing a focus on material property
outcomes, which are much more impactful in terms of end user value.
1) SLS® is an example of a suitable product available commercially. This information is given for the convenience
of users of this document and does not constitute an endorsement by ISO of this product.
v
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INTERNATIONAL STANDARD ISO/ASTM 52924:2023(E)
Additive manufacturing of polymers — Qualification
principles — Classification of part properties
1 Scope
This document establishes the required or the achievable classes of part properties for additive
manufactured polymer parts in order to get a common understanding on part quality. It is aimed at
providers of manufacturing services for polymer parts who use additive manufacturing machines and
at the customers for these services. Designers of parts as well as buyers and providers of manufacturing
services can specify, in a traceable manner, the required or the achievable level of part properties with
the aid of this document. The classification is based on mechanical, physical and geometrical properties.
Further properties can be defined between buyer and provider of manufacturing.
This document is applicable to parts that have been manufactured from a thermoplastic polymer by
means of thermal reaction fusion of material typically applied by a powder bed fusion (PBF) or material
extrusion (MEX) processes. This document is also applicable to thermoplastic parts made by other
processes, provided that due consideration is given to process-specific topics.
The classification of part properties applies to parts in as-built condition, that have been unpacked
from the build space, with all support structures removed, but prior to any post-processing operations.
Specific industries (e.g. aerospace and medical) typically specify additional requirements.
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 37, Rubber, vulcanized or thermoplastic — Determination of tensile stress-strain properties
ISO 291, Plastics — Standard atmospheres for conditioning and testing
ISO 527-1, Plastics — Determination of tensile properties — Part 1: General principles
ISO 527-2, Plastics — Determination of tensile properties — Part 2: Test conditions for moulding and
extrusion plastics
ISO 10350-1, Plastics — Acquisition and presentation of comparable single-point data — Part 1: Moulding
materials
2)
ISO 17295 , Additive manufacturing — General principles — Part positioning, coordinates and orientation
ISO/ASTM 52900, Additive manufacturing — General principles — Fundamentals and vocabulary
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO/ASTM 52900 and the
following apply.
2) ISO 17295 cancels and replaces ISO/ASTM 52921-13 which is still available at
https:// www .astm .org/ f2921 -13r19 .html.
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ISO and IEC maintain terminology 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/
3.1
part density
ρ
density of a part in as-built condition
Note 1 to entry: The part density is calculated by the following formula:
m
ρ= (1)
V
where m is the mass of the sample and V is the nominal volume according to the external dimensions of
the sample.
3.2
nominal material density
ρ
M
solid density of the part material, measured on a specimen free of pores
Note 1 to entry: In data sheets, the nominal material density is mostly stated as material density of compounded,
injection molded or compression molded material.
3.3
relative part density
D
ratio of part density (3.1), and nominal material density ρ (3.2)
M
Note 1 to entry: The relative part density is calculated by:
ρ
D= (2)
ρ
M
4 Symbols and abbreviations
4.1 Symbols
The following symbols are used throughout this document:
Symbol Designation Unit
D relative part density %
m part mass g, kg
V part volume cm
ρ part density g/cm
Ρ nominal material density g/cm
M
4.2 Abbreviations
The following abbreviations are used throughout this document:
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ABS acrylonitrile butadiene styrene
MEX material extrusion
NW non-tool related dimensions
PA6 polyamide 6
PA11 polyamide 11
PA12 polyamide 12
PAEK polyaryletherketone
PC polycarbonate
PE polyethylene
PEI/PC polyetherimide/polycarbonate blend
PP polypropylene
TG tolerance group
TPE thermoplastic elastomer
TPA thermoplastic copolyamide
TPC thermoplastic polyester elastomer
TPU thermoplastic polyurethane
5 Classification system
5.1 Definition of the classes of part property
Classes of part properties shall be established based on mechanical tensile properties, density and
dimensional accuracy of manufactured parts.
To make the differences in quality during the additive manufacturing of polymer parts clearer and
easier to communicate, the classification system shown in Table 1 shall be used.
This system classifies typical value ranges for important part characteristics and assigns these ranges
to common materials for the powder bed fusion and material extrusion processes.
The classification system contains eleven different classes of part properties that are sequentially
numbered from 0 to 10.
Material characteristic values determined as per typical standards from the tensile test (ISO 527-1 or
for elastic materials ISO 37) and the density measurement in 7.4 are used as characteristic values. At
the same time, the dimensional accuracy achievable with additive manufacturing is assigned to the
tolerance classes in accordance with ISO 20457 for dimensions that are not tool related.
Part property classes 0 to 10 cover ranges that can typically be achieved on consideration of all the
material aspects of polymer-processing additive processes. Here each characteristic value shall be
considered independent from the others and dependent on the part orientation. This means that each
characteristic value can have a different class.
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Table 1 — Classes of part properties for polymer parts from additive manufacturing
Characteristic Tensile modulus Strength/ tensile Strain at break/ Relative part Dimensional
value strength elongation at density accuracy
break
Unit MPa MPa % %
Test standard ISO 527-1 ISO 527-1/ ISO 37 ISO 527-1/ ISO 37 In accordance ISO 20457
with 7.4
Class 10 >8 000 >100 >200 >99,5 —
Class 9 >6 000 ≤ 8 000 >85 ≤ 100 >100 ≤ 200 >99 ≤ 99,5 —
Class 8 >5 000 ≤ 6 000 >70 ≤ 85 >50 ≤ 100 >98,5 ≤ 99 TG 1 NW
Class 7 >4 000 ≤ 5 000 >60 ≤ 70 >35 ≤ 50 >97,5 ≤ 98,5 TG 2 NW
Class 6 >3 000 ≤ 4 000 >50 ≤ 60 >25 ≤ 35 >95 ≤ 97,5 TG 3 NW
Pro-per-
Class 5 >2 500 ≤ 3 000 >45 ≤ 50 >20 ≤ 25 >92,5 ≤ 95 TG 4 NW
ty class
Class 4 >2 000 ≤ 2 500 >40 ≤ 45 >15 ≤ 20 >90 ≤ 92,5 TG 5 NW
Class 3 >1 500 ≤ 2 000 >30 ≤ 40 >10 ≤ 15 >85 ≤ 90 TG 6 NW
Class 2 >1 000 ≤ 1 500 >20 ≤ 30 >5 ≤ 10 >80 ≤ 85 TG 7 NW
Class 1 >500 ≤ 1 000 >10 ≤ 20 >3 ≤ 5 >70 ≤ 80 TG 8 NW
Class 0 >0 ≤ 500 >0 ≤ 10 > 0 ≤ 3 >0 ≤ 70 TG 9
5.2 Typical classification of important material classes and usage of the classification
system for part properties
The intention is to make the range of typical part properties for a material type and an additive
manufacturing process distinguishable and comparable. To clarify this point, typical average
classifications for important material classes for powder bed fusion and for material extrusion are
summarised in Table 2 based on the state of the art and experts’ experience.
The compilation shows that characteristic values cannot always be classified exactly in one grade. Due
to differences between machines and variations in parameters, the related achievable characteristic
values can fall into different classes. On the basis of Table 2, users of additive manufactured parts can
compare the quality of parts from different providers, different machines and parameter sets by asking
the part manufacturers on their classifications. The actual requirements on the specific parts can then
be defined depending on the intended application of the final part using the classification system.
Table 2 — Examples for classifications for typical powder bed fusion and material extrusion
materials
Characteristic PA 11 PAEK TPA/TPC/ PEI/PC PA 12
Class PA 12 (PBF) ABS (MEX)
value range (PBF) (PBF) TPU (PBF) (MEX) (MEX)
XY/ XY/ XY/ XY/ XY/ XY/
Alignment XY/YX ZX ZX ZX ZX ZX ZX ZX
YX YX YX YX YX YX
<500 0 X X
500 ≤ 1 000 1
1 000 ≤ 1 500 2 X X
1 500 ≤ 2 000 3 X X X X X X
2 000 ≤ 2 500 4 X X X
2 500 ≤ 3 000 5 X
3 000 ≤ 4 000 6 X X
4 000 ≤ 5 000 7
5 000 ≤ 6 000 8
6 000 ≤ 8 000 9
>8 000 10
a
The component density is specified independent of orientation.
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Charac-
Tensile modulus teristic
value
MPa Unit
Test
ISO 527-1
standard
TTabablele 2 2 ((ccoonnttiinnueuedd))
Characteristic PA 11 PAEK TPA/TPC/ PEI/PC PA 12
Class PA 12 (PBF) ABS (MEX)
value range (PBF) (PBF) TPU (PBF) (MEX) (MEX)
XY/ XY/ XY/ XY/ XY/ XY/
Alignment XY/YX ZX ZX ZX ZX ZX ZX ZX
YX YX YX YX YX YX
<10 0 X X
10 ≤ 20 1 X X
20 ≤ 30 2 X X
30 ≤ 40 3 X X
40 ≤ 45 4 X X X X
45 ≤ 50 5 X X X X X X
50 ≤ 60 6 X X X X X X
60 ≤ 70 7 X X
70 ≤ 85 8 X X
85 ≤ 100 9
>100 10
<3 0 X X X X
3 ≤ 5 1 X
5 ≤ 10 2 X X X X
10 ≤ 15 3 X X
15 ≤ 20 4 X X X X
20 ≤ 25 5 X X X
25 ≤ 35 6 X X
35 ≤ 50 7 X X
50 ≤ 100 8 X X
100 ≤ 200 9 X X
>200 10 X X
<70 0
70 ≤ 80 1
80 ≤ 85 2
85 ≤ 90 3 X
90 ≤ 92,5 4 X X X
92,5 ≤ 95 5 X X X X X
95 ≤ 97,5 6 X X X X X X
97,5 ≤ 98,5 7 X X X X X X
98,5 ≤ 99 8 X X X X X
99 ≤ 99,5 9 X
>99,5 10
TG 9 0
TG 8 NW 1
TG 7 NW 2 X X X X X X
TG 6 NW 3 X X X X X X X X X X X X X X
TG 5 NW 4 X X X X X X X X X X X X X X
TG 4 NW 5 X X X X X X X X X X
TH 3 NW 6
TG 2 NW 7
TG 1 NW 8
a
The component density is specified independent of orientation.
It shall be noted that the upper classes of part properties listed usually define the maximum values
currently technically possible. The definition of a requirement for a specific material with a higher class
is therefore not appropriate in this context and can only be achieved by a few specialists in exceptional
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Charac-
a
Dimensional accuracy Relative part density Strain at break /Elongation at break Strain at break/Strength/ Tensile strength teristic
value
% % MPa Unit
Test
ISO 20457 in accordance with 7.4 ISO 527-1/ ISO 37 ISO 527-1/ ISO 37
standard
cases. At the same time, it shall be noted that the information relates to the unfilled material types in
each case.
6 Test specimens for determining the characteristic values for the classification
system
6.1 General
To perform a classification in the established system in Clause 5, a sufficiently large data base shall
be created by producing and testing a sufficient number of s
...
NORME ISO/ASTM
INTERNATIONALE 52924
Première édition
2023-08
Fabrication additive des polymères —
Principes de qualification —
Classification des propriétés de la
pièce
Additive manufacturing of polymers — Qualification principles —
Classification of part properties
Numéro de référence
© ISO/ASTM International 2023
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.
ISO copyright office ASTM International
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Web: www.iso.org Web: www.astm.org
Publié en Suisse
ii
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Sommaire Page
Avant-propos .iv
Introduction .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions . 2
4 Symboles et abréviations .2
4.1 Symboles . 2
4.2 Abréviations. 2
5 Système de classification . 3
5.1 Définition des classes de propriété de la pièce . 3
5.2 Classification type des classes importantes de matériaux et utilisation du système
de classification pour les propriétés de la pièce . 4
6 Éprouvettes pour déterminer les valeurs caractéristiques pour le système
de classification . 6
6.1 Généralités . 6
6.2 Propriétés en traction . 7
6.3 Exactitude dimensionnelle . 7
6.4 Masse volumique . 7
6.5 Étiquetage . 7
6.6 Orientation, agencement en grille et répartition dans l’espace de fabrication . 7
6.6.1 Généralités . 7
6.6.2 Orientation et agencement en grille à utiliser . 8
6.6.3 Répartition dans l’espace de fabrication . 8
6.7 Fabrication .12
7 Détermination des valeurs caractéristiques et classification dans le système de
classification .13
7.1 Généralités . 13
7.2 Propriétés mécaniques . 13
7.2.1 Généralités .13
7.2.2 Détermination des valeurs caractéristiques .13
7.2.3 Classification dans le système de classification . 14
7.3 Exactitude dimensionnelle . 14
7.3.1 Généralités . 14
7.3.2 Détermination des valeurs caractéristiques . 15
7.3.3 Classification dans le système de classification . 15
7.4 Masse volumique relative de la pièce . 15
7.4.1 Généralités .15
7.4.2 Détermination des valeurs caractéristiques . 15
7.4.3 Classification dans le système de classification . 15
7.5 Classification en classes de propriétés de la pièce . 15
8 Classification initiale et contrôle périodique des classifications .16
8.1 Mode opératoire normalisé de classification . 16
8.2 Classification initiale. 16
8.3 Contrôle périodique . 16
8.4 Détermination renouvelée des classifications en cas de remplacement de
composants pertinents de la machine . 17
Annexe A (informative) Formulaire pour la classification de la propriété de la pièce
conformément au présent document .18
Bibliographie .19
iii
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Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir
www.iso.org/directives).
L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion
de l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www.iso.org/iso/fr/avant-propos.html.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 261, Fabrication additive, en
coopération avec l’ASTM F 42, Technologies de fabrication additive, dans le cadre d’un accord de
partenariat entre l’ISO et ASTM International dans le but de créer un ensemble commun de normes ISO/
ASTM sur la fabrication additive, et en collaboration avec le Comité technique CEN/TC 438 Fabrication
additive du Comité européen de normalisation (CEN), conformément à l’Accord de coopération technique
entre l’ISO et le CEN (Accord de Vienne).
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.
iv
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Introduction
Le but du présent document est d’améliorer la communication entre les fournisseurs et les utilisateurs
de pièces en polymère fabriquées de manière additive en ce qui concerne la qualité des pièces à livrer.
Dans cet objectif, les critères de qualité et les propriétés des pièces sont catégorisés dans un système de
classes de qualité.
Dans les procédés de fabrication additive pertinents pour les polymères, les propriétés des pièces
dépendent dans une très large mesure des systèmes de machines, du matériau et du contrôle du procédé
utilisés. Généralement, le contrôle du procédé peut être optimisé pour la productivité ou la qualité. Ces
objectifs sont en principe contradictoires dans le contexte de la performance d’une machine spécifique.
Les classes de propriété énumérées dans le présent document aident à faire apparaître clairement les
différences de qualité. Les classes de propriété permettent à l’utilisateur de définir les spécifications
des pièces pour la fabrication.
Avec la spécification des classes de propriété, le présent document établit quelles classes de
propriété peuvent être obtenues avec des matériaux type. Des éprouvettes et leur agencement dans
l’espace de fabrication sont spécifiés (les données de CAO correspondantes sont comprises dans
le présent document comme données de position STL et données AMF, et se trouvent disponibles
sur: https://standards.iso.org/iso/52924/ed-1/en/). La détermination des propriétés de traction
mécaniques, de l’exactitude dimensionnelle et de la masse volumique de la pièce à l’aide de ces
éprouvettes est décrite pour permettre l’affectation aux classes de propriété pour les valeurs
caractéristiques associées.
Le présent document fait référence aux pièces qui ont été fabriquées par des procédés de fusion sur
lit de poudre (PBF) ou d’extrusion de matériau (MEX). Certains procédés relevant de ces catégories
connaissent aussi plusieurs appellations et marques déposées différentes. Par exemple, le frittage laser
(PBF) quand la fusion s'opère au moyen d'un laser, enregistré en tant que marque déposée sous SLS®
1)
(frittage sélectif par laser) . D'autres marques déposées de thermoplastiques PBF comprennent le
multi jet fusion (MJF) et le frittage à haute vitesse dans lesquels la fusion s'opère au moyen d'une lumière
infrarouge. Les procédés MEX pour les polymères thermoplastiques sont également connus sous des
noms tels que modélisation de couche fondue (FLM), fabrication de couche fondue ou fabrication de fil
fondu (FFF). Pour ce type de procédé il existe la marque déposée FDM (modélisation de dépôt fondu).
Les marques déposées citées dans le présent document ont une portée purement informative, sans
constituer aucune forme d'approbation des produits cités. L'application du présent document à des
pièces thermoplastiques fabriquées par d'autres procédés doit être vérifiée en l'espèce.
Plutôt que de comparer les capacités qu'offrent les solutions machine-matériau en se basant sur des jeux
de paramètres d'entrée communs, il convient de les comparer en se basant sur les propriétés des pièces
obtenues. Le présent document fournit un cadre pour la comparaison de ces propriétés. Il convient que
l'objectif d'un tel exercice de comparaison soit celui de “qu'est-ce qu'il faut pour arriver à un résultat de
classe particulier”. L'avantage de cette approche est de découpler les nuances des différents fournisseurs
de solutions machine du processus de comparaison, ce qui permet de se concentrer sur les propriétés
de matériau obtenues, qui ont beaucoup plus d'impact en termes de valeur pour l'utilisateur final.
1) SLS® est un exemple de produit adéquat disponible sur le marché. Cette information est donnée par souci de
commodité à l’intention des utilisateurs et ne saurait constituer une approbation de ce produit de la part de l'ISO.
v
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NORME INTERNATIONALE ISO/ASTM 52924:2023(F)
Fabrication additive des polymères — Principes de
qualification — Classification des propriétés de la pièce
1 Domaine d’application
Le présent document établit les classes de propriétés de la pièce requises ou pouvant être atteintes pour
les pièces en polymère fabriquées de manière additive, afin de disposer d’une compréhension commune
sur la qualité des pièces. Il est destiné aux fournisseurs de services de fabrication de pièces en polymère
qui utilisent des machines de fabrication additive et aux clients de ces services. Les concepteurs de
pièces aussi bien que les acheteurs et les fournisseurs de services de fabrication peuvent spécifier, de
manière traçable, le niveau des propriétés de la pièce requis ou pouvant être atteint à l’aide du présent
document. La classification est basée sur des propriétés mécaniques, physiques et géométriques.
D’autres propriétés peuvent être définies entre l’acheteur et le fournisseur de services de fabrication.
Le présent document s’applique aux pièces qui ont été fabriquées à partir d’un polymère thermoplastique
par réaction thermique de fusion de matériau généralement réalisée par des procédés de fusion sur lit
de poudre (PBF) ou d’extrusion de matériau (MEX).
La classification des propriétés de la pièce s’applique à des pièces en état de fabrication qui ont été
déballées depuis l’espace de fabrication, avec l'ensemble des structures support ayant été retirées, mais
avant toute opération de post-traitement.
Certaines industries (par exemple l'aérospatiale et le médical) spécifient généralement des exigences
supplémentaires.
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 37, Caoutchouc vulcanisé ou thermoplastique — Détermination des caractéristiques de contrainte-
déformation en traction
ISO 291, Plastiques — Atmosphères normales de conditionnement et d'essai
ISO 527-1, Plastiques — Détermination des propriétés en traction — Partie 1: Principes généraux
ISO 527-2, Plastiques — Détermination des propriétés en traction — Partie 2: Conditions d'essai des
plastiques pour moulage et extrusion
ISO 10350-1, Plastiques — Acquisition et présentation de caractéristiques intrinsèques comparables —
Partie 1: Matériaux pour moulage
2)
ISO 17295 , Fabrication additive — Principes généraux — Positionnement, coordonnées et orientation de
la pièce
ISO/ASTM 52900, Fabrication additive — Principes généraux — Fondamentaux et vocabulaire
2) L'ISO 17295 annule et remplace l'ISO/ASTM 52921-13 qui est toujours disponible sur
https:// www .astm .org/ f2921 -13r19 .html.
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3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions donnés dans l’ISO/ASTM 52900 ainsi
que les suivants, 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/
3.1
masse volumique de la pièce
ρ
densité d'une pièce en état de fabrication
Note 1 à l'article: La masse volumique de la pièce est calculée par la formule suivante:
m
ρ= (1)
V
où m est la masse de l’échantillon et V sont les dimensions externes de l'’échantillon.
3.2
masse volumique nominale du matériau
ρ
M
masse volumique du matériau de la pièce, mesurée sur une éprouvette exempte de pores
Note 1 à l'article: Dans les fiches techniques, la masse volumique nominale du matériau est la plupart du temps
spécifiée comme la masse volumique du matériau composé, moulé par injection ou moulé par compression.
3.3
masse volumique relative de la pièce
D
rapport de la masse volumique (3.1), de la pièce sur la masse volumique nominale ρ (3.2) du matériau
M
Note 1 à l'article: La masse volumique relative de la pièce est calculée par
ρ
D= (2)
ρ
M
4 Symboles et abréviations
4.1 Symboles
Les symboles suivants sont utilisés tout au long du présent document:
Symbole Désignation Unité
D masse volumique relative de la pièce %
m masse de la pièce g, kg
V volume de la pièce cm
ρ masse volumique de la pièce g/cm
Ρ masse volumique nominale du matériau g/cm
M
4.2 Abréviations
Les abréviations suivantes sont utilisées tout au long du présent document:
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ABS acrylonitrile butadiène styrène
MEX extrusion de matériau
NW dimensions sans lien avec l’outil
PA6 polyamide 6
PA11 polyamide 11
PA12 polyamide 12
PAEK polyaryléthercétone
PC polycarbonate
PE polyéthylène
PEI/PC mélange polyétherimide/polycarbonate
PP polypropylène
TG groupe de tolérance
TPE élastomère thermoplastique
TPA copolyamide thermoplastique
TPC élastomère polyester thermoplastique
TPU polyuréthanne thermoplastique
5 Système de classification
5.1 Définition des classes de propriété de la pièce
Les classes de propriétés de la pièce doivent être établies sur la base des propriétés de traction
mécaniques, de la masse volumique et de l’exactitude dimensionnelle des pièces fabriquées.
Pour rendre les différences de qualité pendant la fabrication additive de pièces en polymère plus claires
et plus faciles à communiquer, le système de classification illustré dans le Tableau 1 doit être utilisé.
Ce système classifie les plages de valeurs type pour les caractéristiques importantes des pièces et
attribue ces plages aux matériaux courant pour les procédés de fusion sur lit de poudre et d’extrusion de
matériau.
Le système de classification contient onze classes différentes de propriétés des pièces qui sont
numérotées de manière séquentielle de 0 à 10.
Les valeurs caractéristiques des matériaux déterminées selon les normes type à partir de l’essai
de traction (ISO 527-1 ou pour les matériaux élastiques ISO 37) et du mesurage de la masse
volumique en 7.4 sont utilisées comme valeurs caractéristiques. Dans le même temps, l’exactitude
dimensionnelle pouvant être atteinte avec la fabrication additive est assignée aux classes de tolérance
conformément à l’ISO 20457 pour les dimensions qui sont sans lien avec l’outil.
Les classes de propriété de la pièce 0 à 10 couvrent les plages qui peuvent généralement être obtenues
en tenant compte de tous les aspects du matériau dans les procédés additifs de traitement de polymère.
Ici, chaque valeur caractéristique doit être considérée indépendante des autres et dépendante de
l’orientation de la pièce. Cela signifie que chaque valeur caractéristique peut avoir une classe différente.
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Tableau 1 — Classes de propriétés de la pièce pour les pièces en polymère par fabrication
additive
Valeur Module Résistance/ Déformation Masse Exactitude
caractéristique en traction résistance à la rupture/ volumique dimensionnelle
à la traction allongement relative
à la rupture de la pièce
Unité MPa MPa % %
Norme d’essai ISO 527-1 ISO 527-1/ ISO 527-1/ISO 37 Conforme à ISO 20457
ISO 37 7.4
Classe 10 >8 000 >100 >200 >99,5 —
Classe 9 >6 000 ≤ 8 000 >85 ≤ 100 >100 ≤ 200 >99 ≤ 99,5 —
Classe 8 >5 000 ≤ 6 000 >70 ≤ 85 >50 ≤ 100 >98,5 ≤ 99 TG 1 NW
Classe 7 >4 000 ≤ 5 000 >60 ≤ 70 >35 ≤ 50 >97,5 ≤ 98,5 TG 2 NW
Classe 6 >3 000 ≤ 4 000 >50 ≤ 60 >25 ≤ 35 >95 ≤ 97,5 TG 3 NW
Classe
de pro- Classe 5 >2 500 ≤ 3 000 >45 ≤ 50 >20 ≤ 25 >92,5 ≤ 95 TG 4 NW
priété
Classe 4 >2 000 ≤ 2 500 >40 ≤ 45 >15 ≤ 20 >90 ≤ 92,5 TG 5 NW
Classe 3 >1 500 ≤ 2 000 >30 ≤ 40 >10 ≤ 15 >85 ≤ 90 TG 6 NW
Classe 2 >1 000 ≤ 1 500 >20 ≤ 30 >5 ≤ 10 >80 ≤ 85 TG 7 NW
Classe 1 >500 ≤ 1 000 >10 ≤ 20 >3 ≤ 5 >70 ≤ 80 TG 8 NW
Classe 0 >0 ≤ 500 >0 ≤ 10 >0 ≤ 3 >0 ≤ 70 TG 9
5.2 Classification type des classes importantes de matériaux et utilisation du système
de classification pour les propriétés de la pièce
L’intention est de rendre la plage de propriétés type de la pièce pour un type de matériau et un procédé
de fabrication additive distinguable et comparable. Pour clarifier ce point, les classifications moyennes
type pour les classes importantes de matériaux pour la fusion sur lit de poudre et pour l’extrusion de
matériau sont résumées dans le Tableau 2 sur la base de l’état de l’art et de l’expérience des experts.
La compilation montre que les valeurs caractéristiques ne peuvent pas toujours être classifiées
exactement dans un grade. En raison des différences entre les machines et des variations des
paramètres, les valeurs caractéristiques correspondantes pouvant être atteintes peuvent correspondre
à des classes différentes. Sur la base du Tableau 2, les utilisateurs des pièces de fabrication additive
peuvent comparer la qualité des pièces de différents fournisseurs, différentes machines et les jeux de
paramètres en interrogeant les fabricantes des pièces à propos de leurs classifications. Les exigences
réelles sur les pièces spécifiques peuvent ensuite être définies selon l'application prévue de la pièce
finale en utilisant le système de classification.
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Tableau 2 — Exemple pour les classifications pour les matériaux type de fusion sur lit
de poudre et extrusion de matériau
Plage de TPA/
Clas- PA 11 PAEK ABS PEI/PC PA 12
valeur carac- PA 12 (PBF) TPC/ TPU
se (PBF) (PBF) (MEX) (MEX) (MEX)
téristique (PBF)
XY/ XY/ XY/ XY/ XY/ XY/ XY/
Alignement ZX ZX ZX ZX ZX ZX ZX
YX YX YX YX YX YX YX
< 500 0 X X
500 ≤ 1 000 1
1 000 ≤ 1 500 2 X X
1 500 ≤ 2 000 3 X X X X X X
2 000 ≤ 2 500 4 X X X
2 500 ≤ 3 000 5 X
3 000 ≤ 4 000 6 X X
4 000 ≤ 5 000 7
5 000 ≤ 6 000 8
6 000 ≤ 8 000 9
> 8 000 10
< 10 0 X X
10 ≤ 20 1 X X
20 ≤ 30 2 X X
30 ≤ 40 3 X X
40 ≤ 45 4 X X X X
45 ≤ 50 5 X X X X X X
50 ≤ 60 6 X X X X X X
60 ≤ 70 7 X X
70 ≤ 85 8 X X
85 ≤ 100 9
> 100 10
< 3 0 X X X X
3 ≤ 5 1 X
5 ≤ 10 2 X X X X
10 ≤ 15 3 X X
15 ≤ 20 4 X X X X
20 ≤ 25 5 X X X
25 ≤ 35 6 X X
35 ≤ 50 7 X X
50 ≤ 100 8 X X
100 ≤ 200 9 X X
> 200 10 X X
a
La masse volumique du composant est spécifiée indépendamment de l’orientation.
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Valeur
Déformation à la rupture/Allongement
Résistance/Résistance à la traction Module en traction caractéris-
à la rupture
tique
% MPa MPa Unité
ISO 527-1/ISO 37 ISO 527-1/ISO 37 ISO 527-1 Norme d'essai
TTabableleaauu 2 2 ((ssuuiitte)e)
Plage de TPA/
Clas- PA 11 PAEK ABS PEI/PC PA 12
valeur carac- PA 12 (PBF) TPC/ TPU
se (PBF) (PBF) (MEX) (MEX) (MEX)
téristique (PBF)
XY/ XY/ XY/ XY/ XY/ XY/ XY/
Alignement ZX ZX ZX ZX ZX ZX ZX
YX YX YX YX YX YX YX
< 70 0
70 ≤ 80 1
80 ≤ 85 2
85 ≤ 90 3 X
90 ≤ 92,5 4 X X X
92,5 ≤ 95 5 X X X X X
95 ≤ 97,5 6 X X X X X X
97,5 ≤ 98,5 7 X X X X X X
98,5 ≤ 99 8 X X X X X
99 ≤ 99,5 9 X
> 99,5 10
TG 9 0
TG 8 NW 1
TG 7 NW 2 X X X X X X
TG 6 NW 3 X X X X X X X X X X X X X X
TG 5 NW 4 X X X X X X X X X X X X X X
TG 4 NW 5 X X X X X X X X X X
TH 3 NW 6
TG 2 NW 7
TG 1 NW 8
a
La masse volumique du composant est spécifiée indépendamment de l’orientation.
Il doit être noté que les classes supérieures des propriétés des pièces énumérées définissent
généralement les valeurs maximales actuellement possibles sur le plan technique. La définition d’une
exigence pour un matériau spécifique ayant une classe plus élevée est par conséquent non appropriée
dans ce contexte et peut uniquement être atteinte par quelques spécialistes dans des cas exceptionnels.
Dans le même temps, il doit être noté que les informations font référence aux types de matériaux non
remplis dans chaque cas.
6 Éprouvettes pour déterminer les valeurs caractéristiques pour le système
de classification
6.1 Généralités
Pour réaliser une classification dans le système établi à l’Article 5, une base de données suffisamment
importante doit être créé en produisant et en soumettant à essai une quantité suffisante d'éprouvettes
adéquates sous des conditions spécifiques. Ces données peuvent uniquement être déterminées par
des mesurages sur un nombre minimum de 7 éprouvettes, selon la taille de l'espace de fabrication.
Néanmoins, une augmentation du nombre d'éprouvettes conduit à une classification plus détaillée.
L’éprouvette doit être fabriquée dans des conditions de procédé définies et en particulier avec des
agencements d’éprouvettes définis.
Dans les systèmes à lasers multiples, la région de chevauchement peut être considérée, par exemple en
construisant un ensemble d'éprouvettes dans la région de chevauchement.
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Valeur
a
Exactitude dimensionnelle Masse volumique relative de la pièce caractéris-
tique
% Unité
ISO 20457 Conforme à 7.4 Norme d'essai
Les exigences établies de 6.2 à 6.7 s’appliquent.
6.2 Propriétés en traction
Des éprouvettes de traction conformément à l’ISO 527-1, type 1A, ayant une longueur totale d’au moins
150 mm et une section transversale d’essai de 4 mm × 10 mm, doivent être utilisées. Pour les matériaux
élastiques (TPE, TPA, TPC, TPU), une éprouvette conformément à l’ISO 37, type S2, doit être utilisée.
Un autre type d’éprouvette peut être utilisé, après concertation entre les fournisseurs et les clients
et s’écartant du présent document, uniquement dans des machines ayant un espace de fabrication
utilisable plus petit (bord le plus long de l’espace de fabrication ou hauteur de l’espace de fabrication
inférieur à 150 mm), pour lesquelles les dimensions des éprouvettes ne peuvent pas être respectées.
Cet écart doit être déclaré dans les informations sur la classif
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.