Aditivní výroba kovového prášku: Přehled

Aditivní výroba, také známý jako 3D tisk, využívá kovové prášky jako surovinu pro výrobu kovových dílů a výrobků vrstvu po vrstvě. Vlastnosti a charakteristiky kovového prášku mají významný vliv na kvalitu, mechanické vlastnosti, přesnost a výkon 3D tištěných kovových součástí. Tento článek poskytuje komplexní přehled kovových prášků pro aditivní výrobu.

Druhy kovových prášků pro aditivní výrobu

K dispozici jsou různé druhy kovů a slitin v práškové formě pro použití v technologiích 3D tisku. Mezi nejčastěji používané kovové prášky patří:

Druhy kovových prášků pro aditivní výrobu

Kovový prášek	Klíčové vlastnosti
Nerezová ocel	Vynikající odolnost proti korozi, vysoká pevnost a tvrdost. K dispozici jsou austenitické, martenzitické, duplexní a precipitační kalení.
Hliníkové slitiny	Lehký, vysoký poměr pevnosti k hmotnosti. Běžně používané slitiny Al-Si a Al-Mg.
Titanové slitiny	Vysoký poměr pevnosti k hmotnosti, biokompatibilita. Nejběžnější Ti-6Al-4V.
Kobalt-chrom	Vynikající odolnost proti opotřebení a korozi. Používá se pro biomedicínské implantáty.
Slitiny niklu	Pevnost při vysokých teplotách, odolnost proti korozi. Stupně Inconel a Hastelloy.
Slitiny mědi	Vysoká tepelná a elektrická vodivost. K dispozici mosaz, bronz.
Drahé kovy	Vynikající chemická stabilita. Zlato, stříbro, platina používané na šperky.

Tvar částic, distribuce velikosti, tokové charakteristiky a mikrostruktura kovového prášku se mohou značně lišit v závislosti na způsobu výroby. To ovlivňuje hustotu balení, roztíratelnost a chování při slinování během 3D tisku.

Způsoby výroby kovových prášků

K výrobě kovových prášků pro aditivní výrobu se používá několik výrobních technik:

Způsoby výroby kovového prášku

Metoda	Popis	Charakteristiky částic
Atomizace plynu	Proud roztaveného kovu atomizovaný vysokotlakým inertním plynem na jemné kapičky, které tuhnou do sférických částic prášku.	Výborná tekutost. Řízená distribuce velikosti částic. Sférická morfologie.
Atomizace vody	Proud roztaveného kovu rozbitý na kapičky vysokorychlostními vodními paprsky. Rychlé kalení vede k nepravidelným tvarům prášku.	Více kontaminace. Širší distribuce velikosti. Nepravidelné tvary částic se satelity.
Plazmová atomizace	Kovový prášek vyrobený atomizací roztaveného kovu plazmovým paprskem. Rychlá rychlost ochlazování produkuje jemné, kulovité prášky.	Velmi jemný, kulovitý prášek. Řízená distribuce velikosti. Používá se pro reaktivní slitiny.
Indukční tavení elektrod	Kovový drát přiváděný do tavicí komory a tavený indukčními cívkami. Kapky propadají komorou a tuhnou na prášek.	Střední velikosti částic. Tvorba satelitů na částicích.
Mechanické broušení	Hrubý kovový prášek vyrobený mechanickým mletím a mletím.	Široká distribuce velikosti částic. Nepravidelné tvary částic s vnitřní pórovitostí.
Dehydratace kovů	Hydrid-dehydridový proces redukuje kov na jemný prášek. Používá se pro titan, slitiny zirkonia.	Houbovité částice s vysokou vnitřní porézností. Může vyžadovat tryskové frézování.

Atomizace plynem a atomizace vody jsou nejběžnějšími metodami pro výrobu jemných prášků pro 3D tiskové procesy fúze práškového lože. Technika výroby prášku ovlivňuje složení, tvar částic, poréznost, tokové charakteristiky, mikrostrukturu a cenu kovového prášku.

Vlastnosti a charakteristiky kovového prášku

Vlastnosti kovových prášků používaných v aditivní výrobě hrají rozhodující roli při určování kvality finálního dílu, mechanických vlastností, přesnosti, povrchové úpravy a výkonu. Některé klíčové vlastnosti zahrnují:

Vlastnosti kovového prášku pro aditivní výrobu

Vlastnictví	Popis	Důležitost
Tvar částice	Kulovité, satelitní, nepravidelného tvaru	Ovlivňuje tekutost, hustotu balení, roztíratelnost v práškovém loži
Distribuce velikosti částic	Rozsah průměrů částic v prášku	Ovlivňuje rozlišení součásti, povrchovou úpravu, hustotu
Tekutost	Schopnost prášku volně proudit gravitací	Ovlivňuje rozprostření prášku a rovnoměrnost v práškovém loži
Zdánlivá hustota	Hmotnost na jednotku objemu sypkého prášku	Ovlivňuje stavební objem, kinetiku slinování
Klepněte na položku Hustota	Maximální hustota balení při vibracích/klepání	Označuje roztíratelnost a zhuštění při slinování
Halový průtok	Čas potřebný k tomu, aby 50 g prášku proteklo otvorem	Měření tekutosti a konzistence
Hausnerův poměr	Poměr setřesné hustoty ke zdánlivé hustotě	Vyšší poměr indikuje větší mezičásticové tření, horší průtok
Obsah vlhkosti	Obsah vody absorbovaný na povrchu částic prášku	Příliš vysoká vlhkost způsobuje aglomeraci prášku
Obsah kyslíku	Kyslík absorbovaný na povrchu částic prášku	Může ovlivnit tekutost prášku, způsobit poréznost v konečné části
Mikrostruktura	Velikost zrn, hranice zrn, přítomné fáze	Vlivy mechanických vlastností, anizotropie, defekty v koncové části

Splnění přísných požadavků na tyto charakteristiky prášku je rozhodující pro dosažení vysoké hustoty, dobrých mechanických vlastností a kvality aditivně vyráběných součástí.

Specifikace kovového prášku

Kovové prášky používané v aditivní výrobě musí splňovat určité specifikace, pokud jde o složení, distribuci velikosti částic, průtok, zdánlivou hustotu a mikrostrukturu. Některé běžné specifikace kovového prášku zahrnují:

Typické specifikace pro kovové prášky pro aditivní výrobu

Parametr	Typická specifikace
Složení slitiny	± 0,5 wt% specifikované chemie
Velikost částic	10-45 μm
Velikost částic D10	5-15 μm
Velikost částic D50	20-40 um
Velikost částic D90	40-100 um
Zdánlivá hustota	2,5-4,5 g/cc
Hustota poklepání	3,5-6,5 g/cc
Hausnerův poměr	<1,25
Hallův průtok	<30 sekund pro 50 g
Obsah vlhkosti	<0,2 wt%
Obsah kyslíku	150-500 ppm

Distribuce velikosti je kritická, s běžnými velikostmi částic D10, D50 a D90 mezi 5-100 mikrony. Těsnější distribuce zlepšují hustotu a rozlišení práškového lože. Normy jako ASTM F3049, F3301 a ISO/ASTM 52921 specifikují přísná pravidla pro suroviny kovového prášku používané v aditivní výrobě.

Aplikace kovových prášků v aditivní výrobě

Kovové prášky se používají v různých technologiích aditivní výroby k tisku funkčních kovových dílů v různých průmyslových odvětvích:

Aplikace kovového prášku v aditivní výrobě

Průmysl	Aplikace	Použité kovy
Aerospace	Lopatky turbín, trysky raket, výměníky tepla	Slitiny Ti, Ni, Co
Lékařský	Zubní korunky, implantáty, chirurgické nástroje	Ti, CoCr, nerezové oceli
Automobilový průmysl	Odlehčovací prototypy, zakázkové díly	Al, ocel, slitiny Ti
Průmyslový	Chladiče, rozdělovací bloky, robotika	Al, nerez, nástrojové oceli
Šperky	Zakázkové šperky, rychlé prototypování	Slitiny zlata, stříbra, platiny
Ropa a plyn	Potrubní armatury, ventily, tělesa čerpadel	Nerezové oceli, Inconel

Aditivní výroba s kovovými prášky je ideální pro výrobu složitých, přizpůsobených součástí se zlepšenými mechanickými vlastnostmi a tvary, které konvenční výroba neumožňuje. Rozšiřující se škála dostupných kovových slitin neustále rozšiřuje aplikace napříč průmyslovými odvětvími.

Analýza nákladů Kovové prášky

Typ kovového prášku a požadovaná kvalita má významný vliv na materiálové náklady v aditivní výrobě. Některé typické náklady na kovový prášek jsou:

Cenové rozpětí pro kovové prášky pro aditivní výrobu

Materiál	Cenové rozpětí
Hliníkové slitiny	$50-100/kg
Nerezové oceli	$50-150/kg
Nástrojové oceli	$50-200/kg
Titanové slitiny	$200-500/kg
Niklové superslitiny	$100-300/kg
Kobalt Chrome	$150-250/kg
Drahé kovy	$1500-3000/kg pro zlato, stříbro

Ceny se liší podle složení slitiny, charakteristik částic, kvality prášku a objemu nákupu. Snížení plýtvání materiálem recyklací nepoužitého prášku může zlepšit nákladovou efektivitu tisku s drahými slitinami.

Podrobný rozpis cen kovových prášků

Náklady spojené s kovovými prášky mohou tvořit významnou část celkových nákladů v aditivní výrobě. Tato část poskytuje podrobnější informace o aktuálních cenových relacích pro různé slitiny kovů:

Cena prášku z titanové slitiny

Slitina	Cena za kg
Ti-6Al-4V ELI	$350-500
Ti 6Al-4V Grade 5	$250-400
Ti 6Al-4V Grade 23	$300-450
Ti 6Al-4V Grade 35	$250-350
Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo	$400-600
Ti-55531	$500-800

Nejčastěji používaná slitina Ti-6Al-4V pro letecké aplikace se pohybuje v rozmezí $250-500/kg. Pokročilejší titanové slitiny mohou stát přes $800/kg.

Cena prášku z hliníkové slitiny

Slitina	Cena za kg
AlSi 10Mg	$90-120
AlSi7Mg	$80-100
AlSi12	$75-90
AlSi10Mg s nanočásticemi	$250-500
Al 6061	$100-150
Al 7075	$80-120

Hliníkové slitiny jsou obecně $80-150/kg se specializovaným složením a nano-vyztuženými prášky, které mají prémiovou cenu od $250-500/kg.

Cena prášku ze slitiny niklu

Slitina	Cena za kg
Inconel 718	$150-300
Inconel 625	$120-250
Hastelloy X	$200-350
Haynes 282	$200-400
Inconel 939	$300-800

Niklové superslitiny se pohybují v rozmezí $120-800/kg v závislosti na složení slitiny, charakteristikách částic a objemech hromadné objednávky.

Drahé kovy používané pro šperky a lékařské přístroje dosahují velmi vysokých cen od $1500-3000/kg u slitin zlata, stříbra a platiny.

Pochopení aktuálních cenových úrovní u nejběžnějších slitin umožňuje informovaný výběr cenově výhodných materiálů pro konkrétní aplikace.

Cena prášku z nerezové oceli

Slitina	Cena za kg
316L	$50-100
17-4PH	$100-150
15-5 PH	$150-200
304 l	$30-60
420 Nerez	$35-75

Prášky z nerezové oceli se pohybují od $30-200/kg v závislosti na jakosti. Specializovanější slitiny a kompozice s přísnějšími specifikacemi vyžadují vyšší ceny.

Cena prášku z nástrojové oceli

Slitina	Cena za kg
Nástrojová ocel H13	$90-120
Maraging Steel	$180-250
Měděná nástrojová ocel	$120-200
Nástrojová ocel pro práci za tepla	$80-150

Ceny prášku z nástrojové oceli se pohybují od $80-250/kg v závislosti na tvrdosti, složení slitiny a vlastnostech částic.

Cena prášku ze slitiny mědi

Slitina	Cena za kg
Měď	$100-150
Bronz	$50-120
Mosaz	$60-100

Prášky mědi a slitin mědi používané pro jejich tepelné a elektrické vlastnosti jsou $50-150/kg.

Cena prášku ze slitiny kobaltu a chromu

Slitina	Cena za kg
CoCrMo	$170-220
CoCrW	$180-230
CoCrMoWC	$220-300

Slitiny kobalt-chrom pro lékařské účely se pohybují od $170-300/kg v závislosti na složení a vlastnostech částic.

Celkově se ceny kovového prášku pohybují v širokém rozmezí na základě slitiny, výrobní metody, kvality a objemu objednávek. Pochopení současných tržních cen však poskytuje užitečné vodítko při návrhu produktu a výběru materiálu pro aditivní výrobu.

V aditivní výrobě existují dva hlavní přístupy, které využívají suroviny kovového prášku: procesy fúze práškového lože a procesy depozice s přímou energií. Tato část porovnává různé požadavky na prášek a charakteristiky mezi přístupy s práškovým ložem a vyfukovaným práškem.

Procesy fúze v prášku

V procesech fúze práškového lože, jako je selektivní laserové slinování (SLS) a tavení elektronovým paprskem (EBM), je kovový prášek rozprostřen v tenkých vrstvách přes konstrukční desku a selektivně roztaven tepelným zdrojem vrstva po vrstvě, aby se vyrobil díl. Některé klíčové rozdíly ve vlastnostech prášku zahrnují:

Požadavky na prášek pro práškovou fúzi

Parametr	Typická specifikace	Důvod
Distribuce velikosti částic	Těsnější distribuce kolem 20-45μm	Pro dosažení jednotné tloušťky vrstvy a vysoké hustoty balení
Morfologie částic	Vysoce kulové, hladké povrchy	Pro umožnění dobré tekutosti a roztíratelnosti napříč práškovým ložem
Vnitřní pórovitost	Minimální pórovitost nebo duté částice	Pro snížení vad a dosažení vysoké hustoty tištěných dílů
Zdánlivá hustota	Hustota slitiny vyšší než 501 TP3T	Pro maximalizaci hustoty práškového lože a minimalizaci průchodů přelakovačem
Průtokové charakteristiky	Hladký, konzistentní tok prášku	Rozhodující pro rovnoměrné nanášení vrstev a díly bez defektů

Sférické plynem atomizované prášky s řízenou distribucí velikosti a dobrou tekutostí jsou ideální pro fúzní AM procesy práškového lože.

Foukaný prášek řízená depozice energie

V technikách DED, jako je laserové tvarování sítě (LENS) a výroba aditiv elektronovým paprskem (EBAM), je kovový prášek přímo vstřikován do roztavené lázně vytvořené laserem nebo zdrojem tepla s elektronovým paprskem. Klíčové rozdíly v prášku oproti práškovému loži:

Požadavky na prášek pro foukaný prášek DED

Parametr	Typická specifikace	Důvod
Distribuce velikosti částic	Typická širší distribuce od 10-150μm	Pro umožnění tekutosti prášku a také pronikání do lázně taveniny
Morfologie částic	Může používat nepravidelné tvary a satelity	Tekutost je méně kritická než pronikání do lázně taveniny
Vnitřní pórovitost	Snese větší poréznost	Rychlé tavení minimalizuje dopad na hustotu konečného dílu
Zdánlivá hustota	>60% hustoty slitiny	Zlepšený průtok prášku a plnění míchačky
Průtokové charakteristiky	Střední tekutost	Především je třeba zabránit shlukování a zajistit stálý proud prášku

S vyfukovaným práškem DED jsou požadavky na práškovou surovinu flexibilnější ve srovnání s procesy fúze práškového lože. Klíčovou výhodou DED je schopnost používat levnější metody výroby prášku.

Zvažte kvalitu a cenu prášku

Stručně řečeno, fúze práškového lože klade přísnější požadavky na vlastnosti prášku, aby se zabránilo defektům a dosáhlo se dílů s vysokou hustotou. To obvykle vyžaduje použití dražších plynem atomizovaných prášků. Foukaný prášek DED poskytuje větší flexibilitu pro použití levnějších prášků, ale to může ovlivnit mechanické vlastnosti a přesnost. Velikost dílu, požadavky na povrchovou úpravu, mechanický výkon a rozpočet jsou klíčovými faktory při výběru vhodného aditivního výrobního procesu a práškové suroviny.

Aditivní výroba kompozitů s kovovou matricí

Kompozity s kovovou matricí (MMC) s keramickým vyztužením jsou nově vznikající oblastí ve výrobě aditiv na bázi prášku. Tato část poskytuje přehled tiskových MMC pomocí fúze práškového lože a vyfukovaného prášku usměrněného nanášení energie.

Výroba aditiv MMC pomocí práškové fúze

Výztuhy, jako jsou karbidy, boridy a oxidy, lze smíchat s prášky kovových slitin a tisknout částicemi vyztužené kompozity s kovovou matricí se zlepšenými vlastnostmi:

MMC prášky pro pudrové lůžko Fusion AM

Matice	Posílení	Klíčové vlastnosti
AlSi 10Mg	SiC, Al203	Odolnost proti opotřebení, vyšší tuhost
Ti6Al4V	TiB2, TiC	Zvýšená pevnost a tvrdost
Inconel 718	WC, ZrO2	Vylepšená pevnost při vysokých teplotách
CoCr	WC, TaC	Vynikající odolnost proti opotřebení
Nerezová ocel 316L	Y2O3, Ti02	Vyšší pevnost, houževnatost

Faktory jako rozdíl v bodech tání, špatná smáčivost a aglomerace výztuh však mohou způsobit vady a problémy při tisku vysoce kvalitních dílů MMC. K úspěšnému tisku hustých, izotropních MMC pomocí fúze práškového lože AM jsou zapotřebí vyztužení v nanoměřítku a přizpůsobené parametry míchání a rozprostření prášku.

MMC aditivní výroba s použitím foukaného prášku DED

Přístupy DED foukaného prášku nabízejí výhody pro tisk MMC:

• Výztuhy lze přímo vstřikovat do lázně taveniny, aby se předešlo problémům s aglomerací
• Rychlé tavení a tuhnutí zlepšuje distribuci keramiky
• Lze použít větší velikosti částic a vyšší frakce výztuže

Ale kontrola obsahu výztuže v celé výšce stavby a dosažení rovnoměrného rozložení zůstává náročné. Hybridní AM systémy kombinující fúzi práškového lože a DED umožňují tisknout kovy s vysokou hustotou, jako je měď, jako kontinuální matrici pomocí fúze práškového lože, zatímco keramické výztuhy jsou současně vstřikovány k místnímu zpevnění nebo vytvrzení oblastí.

Celkově aditivní výroba umožňuje výrobu komplexních MMC komponentů síťového tvaru s místně přizpůsobeným složením a vlastnostmi, které nejsou proveditelné při konvenční výrobě kompozitů. Ale vývoj výchozích prášků a parametrů tisku přizpůsobených konkrétním kovokeramickým systémům je nezbytný pro realizaci plného potenciálu tiskových částic vyztužených MMC pomocí AM.

Často kladené otázky o kovových prášcích pro aditivní výrobu

Zde jsou odpovědi na některé běžné otázky o kovových prášcích používaných v aditivních výrobních procesech:

Časté otázky o kovových prášcích pro AM

Otázka: Jaký je nejběžněji používaný kovový prášek pro 3D tisk?

Odpověď: Slitiny hliníku, zejména AlSi10Mg, jsou jedním z nejoblíbenějších kovů pro AM na práškové bázi v letectví, automobilovém průmyslu a průmyslových aplikacích díky své nízké hmotnosti, odolnosti proti korozi a cenovým výhodám oproti slitinám titanu a niklu.

Otázka: Jaký je nejdražší kovový prášek?

A: Drahé kovy jako zlato, stříbro a platina mají nejvyšší materiálové náklady na $1500-3000 za kilogram. Slitiny titanu jsou také relativně drahé, jejich cena přesahuje $200/kg. Niklové superslitiny se pohybují od $100-300/kg v závislosti na složení.

Otázka: Jaký je rozdíl mezi původním a recyklovaným kovovým práškem?

Odpověď: Panenský prášek je čerstvě vyrobený prášek, který se dříve při tisku nepoužíval. Recyklovaný prášek je prášek získaný po tisku a znovu použitelný. Recyklovaný prášek může být o 20-30% levnější, ale riskuje kontaminaci a změny vlastností po několika cyklech opětovného použití.

Otázka: Co je rozhodující při určování distribuce velikosti kovového prášku?

Odpověď: Pro fúzi AM práškového lože je kritická úzká distribuce velikosti částic, aby se umožnila rovnoměrná tloušťka vrstvy, vysoká hustota plnění, dobrý tok a rozlišení. Typické distribuce se zaměřují na D10: 20-40 mikronů, D50: 20-45 mikronů, D90 pod 100 mikronů.

Otázka: Jak vlhkost v kovovém prášku ovlivňuje AM procesy?

Odpověď: Vlhkost absorbovaná částicemi prášku může způsobit shlukování prášku a zhoršit tok. Nadměrná vlhkost také vede k poréznosti tištěných dílů. Většina procesů vyžaduje obsah vlhkosti nižší než 0,2 wt% během sušení.

Otázka: Jaká je role recyklovatelnosti prášku v AM?

Odpověď: Recyklace nepoužitého prášku po výtiscích snižuje plýtvání materiálem a náklady, zejména u drahých slitin. Po opětovném použití však může dojít ke kontaminaci. Procesy s inertní atmosférou nebo vakuem minimalizují oxidaci a zlepšují recyklovatelnost.

Otázka: Jak se používají kovové prášky s bimodální distribucí v AM?

Odpověď: Bimodální prášky se dvěma odlišnými hrubými a jemnými frakcemi prášku mohou zlepšit hustotu balení a rozlišení tisku. Jemnější prášek se shlukuje mezi větší částice. Ale takové prášky vyžadují odborné znalosti, aby se zajistilo správné míchání a manipulace.

Otázka: Umožňuje AM použití levnějších prášků nižší třídy oproti jiným procesům?

Odpověď: Foukaný prášek DED AM může využívat levnější prášky z jiných výrobních metod, které nemusí splňovat přísné specifikace pro tavení práškového lože. To však může ohrozit mechanické vlastnosti a přesnost ve srovnání s plynem atomizovanými prášky.

Závěr

Stručně řečeno, kovové prášky slouží jako základní surovina pro výrobu 3D tištěných kovových součástí pomocí technologie výroby aditiv práškového lože a přímého ukládání energie. Charakteristiky a kvalita suroviny kovového prášku mají silný vliv na vlastnosti finálního dílu, přesnost, povrchovou úpravu a výkon v leteckém, lékařském, automobilovém a průmyslovém průmyslu. Atomizace plynu a atomizace vody jsou primární výrobní metody. Klíčové vlastnosti prášku, jako je distribuce velikosti částic, morfologie, zdánlivá hustota, charakteristiky toku a mikročistota, musí splňovat přísné specifikace pro AM procesy a požadavky na finální díl. Neustálé pokroky v inženýrství, modelování a charakterizaci kovových prášků na míru budou rozhodující pro využití plného potenciálu aditivní výroby s kovy.

Často kladené otázky (FAQ)

1) What powder attributes most influence defects in Powder Bed Fusion?

• Tight particle size distribution (e.g., 15–45 µm), high sphericity/low satellites, low interstitials (O/N/H), stable Hall/Carney flow, and high apparent/tap density. These reduce lack-of-fusion, keyholing, and spatter-induced defects.

2) How many reuse cycles are typical for Additive Manufacturing Metal Powder?

• Commonly 3–10 cycles with sieving and blending to virgin stock, contingent on monitoring PSD drift, O/N/H, LOD/moisture, flow, and density. Critical aerospace/medical parts often use stricter limits and mandatory requalification per lot.

3) Which alloys provide the smoothest path to production?

• 316L, 17-4PH, AlSi10Mg, Ti-6Al-4V, IN718, and CoCrMo. These have mature parameter sets, well-documented post-processing, and broad qualification data across OEM platforms.

4) What storage/handling practices prevent powder degradation?

• Use sealed liners with desiccant, inert gas purging (N2/Ar), RH below 5–10% or hopper dew point ≤ −40°C for reactive alloys, ESD grounding, and dedicated tools to avoid cross-contamination. Pre-bake hygroscopic powders per alloy guidance.

5) What should be on a supplier’s Certificate of Analysis (CoA)?

• Chemistry including O/N/H; PSD (D10/D50/D90); morphology metrics (sphericity/satellites with SEM images); apparent/tap density; Hall/Carney flow; LOD/moisture; inclusion/contamination screening; and full batch traceability to melt/atomization lot.

2025 Industry Trends

• Data-first CoAs: Suppliers provide raw PSD files and SEM-based morphology analytics to speed qualification.
• Sustainability push: Argon recirculation and heat recovery at atomizers cut gas use 20–35% and energy 10–18%; Environmental Product Declarations (EPDs) appear in RFQs.
• Fine cuts expand: Stable 5–25 µm powders grow for Binder Jetting and micro-LPBF with improved deagglomeration.
• Parameter portability: Cross-platform baselines for 316L, AlSi10Mg, Ti-6Al-4V, and IN718 reduce site-to-site tuning.
• Ultra-dry workflows: Inline dew point monitoring at recoater hoppers becomes standard to mitigate hydrogen porosity, especially in Al and Ti.

2025 Snapshot: Additive Manufacturing Metal Powder KPIs

Metric (2025e)	Typical Value/Range	Notes/Source
Global AM metal powder market	$2.2–2.8B	Analyst syntheses; aerospace/medical-led
LPBF PSD (common alloys)	D10 15–20 µm; D50 25–35 µm; D90 40–50 µm	ASTM F3049, ISO/ASTM 52907 context
Binder Jetting PSD	5–25 µm	High spreadability required
Oxygen spec (AM-grade Ti)	≤0.15 wt% (often ≤0.12)	Supplier CoAs
On-spec yield (15–45 µm cut)	55–75% from IGA	Alloy/nozzle dependent
Inline monitoring adoption	>60% of new atomizer installs	Laser PSD + O2/N2 sensors
Typical lead time (316L AM-grade)	2–6 weeks	Region and lot size dependent

Authoritative sources:

• ISO/ASTM AM standards: https://www.iso.org, https://www.astm.org
• MPIF technical resources: https://www.mpif.org
• NFPA 484 combustible metals safety: https://www.nfpa.org
• OEM materials/parameter guides (EOS, SLM Solutions, Renishaw, TRUMPF): manufacturer sites

Latest Research Cases

Case Study 1: Narrow-PSD IN718 to Reduce Fatigue Scatter (2025)

• Background: An aerospace supplier saw high HCF scatter in LPBF IN718 brackets attributed to PSD tails and satellite content.
• Solution: Adopted gas-atomized powder with anti-satellite nozzle geometry; narrowed PSD to 15–38 µm; instituted inline laser diffraction and SEM morphology checks per lot.
• Results: Satellite area fraction ↓ from 2.7% to 1.2%; as-built density +0.3%; post-HIP HCF life at 650 MPa improved 18–22%; scrap rate −14%.

Case Study 2: Ultra-Dry Handling for AlSi10Mg Heat Exchangers (2024/2025)

• Background: An EV OEM experienced leak failures linked to moisture-driven hydrogen porosity.
• Solution: Implemented N2-purged storage, hopper dew point control (≤ −40°C), pre-bake at 120–150°C, and PSD optimization to 15–38 µm; validated with melt-pool analytics.
• Results: Leak failures −35%; average density +0.7%; HIP step removed on selected SKUs; tensile variability −16% lot-to-lot.

Názory odborníků

• Prof. Iain Todd, Professor of Metallurgy and Materials Processing, University of Sheffield
• Viewpoint: “Controlling PSD tails and satellite formation upstream is the fastest lever to stabilize layer quality and fatigue performance in metal AM.”
• Dr. Behnam Ahmadi, Director of Powder Technology, Oerlikon AM
• Viewpoint: “Batch-level morphology and interstitial data, coupled with in-process sensing, are now baseline to accelerate qualification and reduce cost.”
• Dr. Thomas Stoffel, Head of Powder Technology, Oerlikon AM
• Viewpoint: “For aluminium AM, dew point at the point of use is as critical as PSD and chemistry to suppress hydrogen porosity.”

Practical Tools/Resources

• Standards: ISO/ASTM 52907 (feedstock requirements), ASTM F3049 (powder characterization), alloy-specific specs (e.g., ASTM F3001 for Ti, ASTM F3056 for SS)
• Safety: NFPA 484; ATEX/IECEx guidance for combustible metal handling and zoning
• Metrology: Laser diffraction (Malvern, Horiba), SEM image analysis (ImageJ/Fiji) for sphericity/satellites, inert gas fusion analyzers for O/N/H
• Process analytics: In-situ layer imaging and melt-pool monitoring; CT scanning for qualification; data historians for powder reuse control
• Simulation: Ansys Additive, Simufact Additive for support/distortion optimization and scan strategy
• Sustainability: ISO 14025 EPD frameworks; ISO 14001 management systems for powder facilities

Implementation tips:

• Require CoAs with chemistry (incl. O/N/H), PSD (D10/D50/D90), flow/density, LOD/moisture, and SEM-based morphology; set acceptance bands.
• For fatigue-critical parts, specify narrowed PSD (e.g., 15–38 µm) and maximum satellite fractions; validate via spreadability tests.
• Establish reuse SOPs: sieve between builds, test O/N/H and moisture, define blend ratios and max cycles by alloy/application.
• Track argon/energy usage at atomizers and printers; request EPDs to align with ESG reporting and cost reduction initiatives.

Last updated: 2025-10-13
Changelog: Added 5-question FAQ, 2025 KPI/market snapshot table, two recent case studies, expert viewpoints, and practical tools/resources with implementation tips for Additive Manufacturing Metal Powder
Next review date & triggers: 2026-04-20 or earlier if ISO/ASTM standards update, OEM powder specifications change, or new data on ultra-dry handling/PSD control is published