粘結劑噴射(Binder Jetting)通過噴墨頭選擇性沉積粘結劑,逐層固化金屬粉末,,生坯經(jīng)脫脂(去除90%以上有機物)和燒結后致密化,。其打印速度是SLM的10倍,且無需支撐結構,,適合批量生產小型零件(如齒輪,、齒科冠橋)。Desktop Metal的“Studio System”使用420不銹鋼粉,,燒結后密度達97%,,成本為激光熔融的1/5。但該技術對粉末粒徑要求嚴苛(需<25μm),,且燒結收縮率高達20%,,需通過數(shù)字補償算法預先調整模型尺寸?;萜眨℉P)推出的Metal Jet系統(tǒng)已用于生產數(shù)百萬個不銹鋼剃須刀片,,良品率超99%。選擇性激光熔化(SLM)技術通過逐層熔融金屬粉末,,可制造復雜幾何結構的金屬零件,。衢州高溫合金粉末
目前金屬3D打印粉末缺乏全球統(tǒng)一標準,ASTM和ISO發(fā)布部分指南(如ASTM F3049-14針對鈦粉),。不同廠商的粉末氧含量(鈦粉要求<0.15%),、霍爾流速(不銹鋼粉<25s/50g)等指標差異明顯,導致跨平臺兼容性問題,。歐洲“AM Power”組織正推動粉末批次認證體系,,要求供應商提供完整的生命周期數(shù)據(jù)(包括回收次數(shù)和熱處理歷史),。波音與GKN Aerospace聯(lián)合制定的“BPS 7018”標準,規(guī)范了鎳基合金粉的衛(wèi)星粉含量(<0.3%),,成為航空供應鏈的參考基準,。
3D打印金屬粉末的制備是技術鏈的關鍵環(huán)節(jié),,主要依賴霧化法,。氣霧化(GA)和水霧化(WA)是主流技術:氣霧化通過高壓惰性氣體(如氬氣)將熔融金屬液流破碎成微小液滴,快速冷卻后形成高球形度粉末,,氧含量低,,適用于鈦合金,、鎳基高溫合金等高活性材料;水霧化則成本更低,,但粉末形狀不規(guī)則,,需后續(xù)處理。近年等離子旋轉電極霧化(PREP)技術興起,,通過離心力甩出液滴,,粉末純凈度更高,但產能受限,。粉末粒徑通??刂圃?5-53μm,需通過篩分和氣流分級確保均勻性,,以滿足不同打印設備(如SLM,、EBM)的鋪粉要求。
等離子旋轉電極霧化(PREP)通過高速旋轉金屬電極(轉速20,000 RPM)在等離子弧作用下熔化并甩出液滴,,形成高純度球形粉末,。該技術尤其適用于鈦、鋯等高活性金屬,,粉末氧含量可控制在500ppm以下,衛(wèi)星粉比例<0.05%,。俄羅斯VSMPO-AVISMA公司采用PREP制備的Ti-6Al-4V粉末,,平均粒徑45μm,用于波音787機翼鉸鏈部件,,疲勞壽命較傳統(tǒng)氣霧化粉末提升30%,。然而,PREP的產能限制明顯(每小時5-10kg),,且電極制備成本高昂(鈦錠損耗率20%),。較新進展中,中國鋼研科技集團開發(fā)多電極同步霧化技術,,將產能提升至30kg/h,,但設備投資超1500萬美元,限為高級國用領域,。鋁合金AlSi10Mg粉末因其輕量化特性和優(yōu)異熱傳導性能,,成為汽車輕量化部件和散熱器的理想打印材料。
金屬3D打印的粉末循環(huán)利用率超95%,,但需解決性能退化問題,。例如,,316L不銹鋼粉經(jīng)10次回收后,,碳含量從0.02%升至0.08%,,需通過氫還原爐(1200℃/H?)恢復成分。歐盟“AMEA”項目開發(fā)了粉末壽命預測模型:根據(jù)霍爾流速,、氧含量和衛(wèi)星粉比例計算剩余壽命,,動態(tài)調整新舊粉混合比例(通常3:7)。瑞典H?gan?s公司建成全球較早零廢棄粉末工廠:廢水中的金屬微粒通過電滲析回收,,廢氣中的納米粉塵被陶瓷過濾器捕獲(效率99.99%),,每年減排CO? 5000噸。
等離子旋轉電極霧化(PREP)技術可制備高純度,、低氧含量的鈦合金球形粉末,。衢州高溫合金粉末
鎳基合金粉末在燃氣輪機葉片制造中具有不可替代性,。其3D打印需克服高殘余應力(>800MPa)和開裂傾向,目前采用預熱基板(400-600℃)和層間緩冷技術可有效控制缺陷,。粉末化學需嚴格匹配ASTM F3056標準,,其中Nb含量(5.0%-5.5%)直接影響γ"強化相析出,。德國某研究所通過雙峰粒徑分布(10-30μm與50-80μm混合)提升堆積密度至65%,使零件在1000℃下的蠕變壽命延長3倍,。該材料單公斤成本超過$500,主要受制于真空感應熔煉氣霧化(VIGA)的高能耗工藝,。