粉末

金屬3D打印的主要材料——金屬粉末，其制備技術(shù)直接影響打印質(zhì)量。主流工藝包括氬氣霧化法和等離子旋轉(zhuǎn)電極法（PREP）。氬氣霧化法通過高速氣流沖擊金屬液流，生成粒徑分布較寬的粉末，成本較低但易產(chǎn)生空心粉和衛(wèi)星粉。而PREP法利用等離子電弧熔化金屬棒料，通過離心力甩出液滴形成球形粉末，其氧含量可控制在0.01%以下，球形度高達(dá)98%以上，適用于航空航天等高精度領(lǐng)域。例如，某企業(yè)采用PREP法生產(chǎn)的鈦合金粉末，其疲勞強(qiáng)度較傳統(tǒng)工藝提升20%，但設(shè)備成本是氣霧化法的3倍。鈦合金粉末憑借其高的強(qiáng)度、耐腐蝕性和生物相容性，被廣泛應(yīng)用于航空航天部件和醫(yī)療植入體的3D打印制造。粉末

基于工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）的在線質(zhì)控系統(tǒng)，通過多傳感器融合實(shí)時(shí)監(jiān)控打印過程。Keyence的激光位移傳感器以0.1μm分辨率檢測(cè)鋪粉層厚，配合高速相機(jī)（10000fps）捕捉飛濺顆粒，數(shù)據(jù)上傳至云端AI平臺(tái)分析缺陷概率。GE Additive的“A.T.L.A.S”系統(tǒng)能在10ms內(nèi)識(shí)別未熔合區(qū)域并觸發(fā)激光補(bǔ)焊，廢品率從12%降至3%。此外，聲發(fā)射傳感器通過監(jiān)測(cè)熔池聲波頻譜（20-100kHz），可預(yù)測(cè)裂紋萌生，準(zhǔn)確率達(dá)92%。歐盟“AMOS”項(xiàng)目要求每批次打印件生成數(shù)字孿生檔案，包含2TB的工藝數(shù)據(jù)鏈，滿足航空AS9100D標(biāo)準(zhǔn)可追溯性要求。

金屬粉末的球形度直接影響鋪粉均勻性和打印質(zhì)量。球形顆粒（球形度＞95%）流動(dòng)性更佳，可通過霍爾流量計(jì)測(cè)試（如鈦粉流速≤25s/50g）。非球形粉末易在鋪粉過程中形成空隙，導(dǎo)致層間結(jié)合力下降，零件抗拉強(qiáng)度降低10%-30%。此外，衛(wèi)星粉（小顆粒附著在大顆粒表面）需通過等離子球化處理去除，否則會(huì)阻礙激光能量吸收。以鋁合金AlSi10Mg為例，球形粉末的堆積密度可達(dá)理論值的60%，而不規(guī)則粉末40%，明顯影響終致密度（需＞99.5%才能滿足航空標(biāo)準(zhǔn)）。因此，粉末形態(tài)是材料認(rèn)證的主要指標(biāo)之一。

鎳基合金粉末在燃?xì)廨啓C(jī)葉片制造中具有不可替代性。其3D打印需克服高殘余應(yīng)力（>800MPa）和開裂傾向，目前采用預(yù)熱基板（400-600℃）和層間緩冷技術(shù)可有效控制缺陷。粉末化學(xué)需嚴(yán)格匹配ASTM F3056標(biāo)準(zhǔn)，其中Nb含量（5.0%-5.5%）直接影響γ"強(qiáng)化相析出。德國(guó)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(zhǎng)3倍。該材料單公斤成本超過$500，主要受制于真空感應(yīng)熔煉氣霧化（VIGA）的高能耗工藝。

電子束熔化（EBM）在真空環(huán)境中利用高能電子束逐層熔化金屬粉末，其能量密度可達(dá)激光的10倍以上，特別適合加工高熔點(diǎn)材料（如鈦合金、鉭和鎳基高溫合金）。EBM的預(yù)熱溫度通常為700-1000℃，可明顯降低殘余應(yīng)力，避免零件開裂。例如，GE航空采用EBM制造LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油噴嘴，將傳統(tǒng)20個(gè)零件集成為單件，減重25%，耐溫性能提升至1200℃。但EBM的打印精度（約100μm）低于SLM，表面需后續(xù)機(jī)加工。此外，真空環(huán)境可防止金屬氧化，但設(shè)備成本和維護(hù)復(fù)雜度較高，限制了其在中小企業(yè)的普及。納米級(jí)金屬粉末的制備技術(shù)突破推動(dòng)了微尺度金屬3D打印設(shè)備的發(fā)展。寧波高溫合金粉末

金屬粉末的回收利用技術(shù)可降低3D打印成本并減少資源浪費(fèi)。粉末

3D打印鈦合金（如Ti-6Al-4V ELI）在醫(yī)療領(lǐng)域顛覆了傳統(tǒng)植入體制造。通過CT掃描患者骨骼數(shù)據(jù)，可設(shè)計(jì)多孔結(jié)構(gòu)（孔徑300-800μm），促進(jìn)骨細(xì)胞長(zhǎng)入，避免應(yīng)力屏蔽效應(yīng)。例如，顱骨修復(fù)板可精細(xì)匹配患者骨缺損形狀，手術(shù)時(shí)間縮短40%。電子束熔化（EBM）技術(shù)制造的髖關(guān)節(jié)臼杯，表面粗糙度Ra＜30μm，生物固定效果優(yōu)于機(jī)加工產(chǎn)品。此外，鉭金屬粉末因較好的生物相容性，被用于打印脊柱融合器，其彈性模量接近人骨，降低術(shù)后并發(fā)癥風(fēng)險(xiǎn)。但金屬離子釋放問題仍需長(zhǎng)期臨床驗(yàn)證。粉末