据Grand View Research公司最近的一份报告显示，全球3D打印金属市场正在增长，预计到2025年将达到30.5亿美元。然而，为了充分利用这种增长并高效地生产高质量的零部件，粉末生产商、3D打印机制造商和其他制造商将需要确保在过程中使用的金属粉末的一致性、可重复的质量。
在3D打印应用中，涉及的金属包括铝、钛、不锈钢、钴铬合金、铜或镍合金，以及贵金属，如金、银、铂或钯。
尽管有许多金属粉末供应商，但该行业正转向与粉末加工者签约，以进行复杂的热处理，以提高粉末的质量。随着3D打印技术和设备的不断进步，通过这样的热处理优化粉末可以提高粉末的流动性，防止堵塞，加快过程，生产更高质量的零件。
优化粉质量
3D打印中使用的大多数金属粉末，如铁、镍、钴、铝和钛合金，都是通过气体雾化生产的。在这个过程中，原料在坩埚中熔化，然后从喷嘴喷射到高压气流中。这将熔化的金属打碎成细小的颗粒，通常在50- 150微米以下。
虽然这种工艺生产的金属粉末通常是球形的，但解决粉末颗粒表面的孔隙率以提高“流动性”也很重要。
高级粉末解决方案(APS)运营总监George Paffendorf解释说:“为了实现可靠的3D打印生产，粉末必须连续而平稳地流动。”APS是一家粉末合同制造商。APS是Gemco的内部测试/工程部门，Gemco是转笼混合和真空转笼干燥设备的制造商。“然而，如果颗粒粗糙或多孔，则会抑制均匀的粉末流动，从而产生更多摩擦。”
微小的、亚微米大小的粒子之间的吸引力也随着粒子的变小而增大。因此，更细的粉末通常不容易自由流动，Paffendorf说。
从质量的角度来看，金属颗粒孔隙率也会降低成品的承载、断裂韧性和疲劳性能。在循环应力条件下，也会导致裂纹和零件失效。
为了消除孔隙和增强流动性，Paffendorf说，越来越多的主动粉末供应商在制造过程中增加了热处理步骤，包括滚筒干燥机，以实现更稳定、高质量的产品。
举例来说，APS使用了先进的真空滚筒式干燥机，除了加热应用外，还提供了喷射(气体喷射)。在这种方法下，多孔管被放置在材料床下，并分配氮气等惰性气体的流动。这有助于在粉末中均匀地循环热量。
Paffendorf说:“原始金属粉末可能有一个多孔的、崎岖的表面。”“当我们在滚筒式烘干机中加热时，它会关闭毛孔，所以颗粒更球形，流动更顺畅。”
气体净化也保护氧敏感或挥发性粉末，否则会危及某些合金化学物质。当一层惰性气体被用于覆盖材料床层时，它提供了一个保护屏障，防止粉末暴露在大气中的氧气中。
这也提高了操作人员的安全性。因为使用金属粉末进行3D打印可能涉及一些可能会引发火灾或爆炸的材料。
整理粉
从3D打印机终端用户的角度来看，有效地重用托盘底部未使用的金属粉末用于下一次打印工作也很重要，因为它很昂贵，不能被浪费。
当这是必要的，真空翻滚搅拌机可以用来重新混合粉末与新材料。先进的翻滚搅拌机的设计，以应用均匀的湍流在所有角落的混合。这是通过宏观和微观混合的组合来实现的，从而产生更好的分布。
宏观混合是通过旋转成型容器来实现的，允许材料床从容器壁上脱落。搅拌机以精确的速度移动，与容器壁以精确的角度移动，这样材料就会自己层叠。没有来自桨、犁或螺旋带的额外力量——只有重力。
当这种情况发生时，微小的混合(如果需要)同时进行，位于容器混合区中心的搅拌器叶片，在那里材料的精细处理。总的来说，宏观和微观混合均匀地暴露每个粒子比传统的搅拌机在每次旋转中更活跃的混合6倍。
虽然工业3D打印市场主要涉及金属粉末，但在使用塑料或树脂基粉末的市场，增加热处理步骤可以提高零件质量和制造生产率。
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