Металлический порошок для 3D-печати

Обзор металлический порошок для 3d-печати

Металлический порошок для 3D-печати - это сырье, используемое в различных процессах аддитивного производства металла для послойного изготовления трехмерных металлических деталей. В отличие от традиционного субтрактивного производства, при котором материал удаляется, при аддитивном производстве компоненты создаются путем плавления и сплавления материала на основе цифровой 3D-модели.

Металлические порошки, используемые в 3D-печати, позволяют производить сложные, легкие и высокопроизводительные металлические детали со сложной геометрией, которые трудно или невозможно изготовить обычными методами. Наиболее распространенные технологии 3D-печати с использованием металлических порошков включают в себя:

• Прямое лазерное спекание металлов (DMLS) - Использует лазер для выборочного расплавления и сплавления слоев металлического порошка на основе 3D-модели CAD.
• Электронно-лучевое плавление (ЭЛП) - С помощью электронного луча в вакууме порошки расплавляются и сплавляются слой за слоем.
• Струйная обработка вяжущего - Жидкое связующее вещество выборочно наносится на порошковые материалы, которые затем заливаются бронзой в печи для спекания.

Виды порошков для 3D-печати металлов

Металл	Описание	Свойства	Приложения
Нержавеющая сталь	Самый распространенный металлический порошок для 3D-печати благодаря сочетанию доступности, коррозионной стойкости и свариваемости. К распространенным маркам относятся 316L (морской класс), 17-4 PH (высокая прочность и закалка осаждением) и 304 (общее назначение).	- Отличная коррозионная стойкость - Высокая прочность - Хорошая пластичность - Биосовместимость (некоторые марки)	- Аэрокосмические компоненты (некритичные) - Медицинские имплантаты и устройства - Оборудование для химической обработки - Автомобильные детали - Ювелирные изделия
Титан	Высокопрочный металл с низким весом, который ценится за биосовместимость и отличное соотношение прочности и веса. Наиболее распространенный сплав - Ti6Al4V (титан 6% алюминий, 4% ванадий).	- Высокое соотношение прочности и веса - Отличная коррозионная стойкость - Биосовместимость - Высокая температура плавления	- Аэрокосмические компоненты (критические) - Биомедицинские имплантаты (коленные протезы, костные пластины) - Морские компоненты - Спортивные товары (клюшки для гольфа, велосипеды)
Алюминий	Легкий и доступный металл с хорошей электропроводностью и обрабатываемостью. Распространенные сплавы: 6061 (общего назначения), 7075 (высокопрочный) и 2024 (аэрокосмический).	- Легкий вес - Хорошая проводимость - Отличная обрабатываемость - Возможность вторичной переработки	- Автомобильные детали (рамы, колеса) - Аэрокосмические компоненты (некритичные) - Потребительская электроника - Теплоотводы
Никелевые сплавы	Класс высокоэффективных сплавов, известных своей исключительной жаропрочностью, коррозионной стойкостью и механической прочностью. К распространенным разновидностям относятся инконель 625 (исключительная стойкость к агрессивным средам) и инконель 718 (высокая прочность при повышенных температурах).	- Исключительная термостойкость - Отличная коррозионная стойкость - Высокая прочность при повышенных температурах - Стойкость к окислению	- Компоненты газотурбинных двигателей - Теплообменники - Оборудование для химической обработки - Ядерные реакторы
Кобальтовый хром	Биосовместимый сплав, обычно используемый благодаря своей прочности, коррозионной стойкости и износостойкости.	- Высокая прочность - Отличная износостойкость - Хорошая коррозионная стойкость - Биосовместимость	- Биомедицинские имплантаты (замена суставов, зубные имплантаты) - Режущие инструменты - Износостойкие пластины
Инструментальные стали	Группа сталей, предназначенных для изготовления специальных инструментов, таких как режущие, формообразующие и режущие. К распространенным типам относятся H13 (инструментальная сталь для горячей обработки) и A2 (инструментальная сталь для холодной обработки).	- Высокая твердость - Износостойкость - Стабильность размеров - Жесткость (в зависимости от типа)	- Режущие инструменты - Штампы и пресс-формы - Пуансоны и ножницы - Износостойкие детали
Драгоценные металлы	Менее распространены в металлической 3D-печати из-за высокой стоимости, но обладают уникальными свойствами, такими как высокая электропроводность, устойчивость к коррозии и биосовместимость. Примерами являются золото, серебро и платина.	- Высокая электропроводность - Отличная коррозионная стойкость - Биосовместимость (некоторые виды) - Высокая отражательная способность (в зависимости от металла)	- Электрические разъемы - Ювелирные изделия - Биомедицинские имплантаты (ограниченное применение) - Высокоэффективные теплоотводы

Производство металлических порошков

Сцена	Процесс	Описание	Контроль качества
Приобретение сырья	Выбор материала	Выбор высококачественных сырьевых материалов, таких как титан, сталь или алюминиевые сплавы, различной чистоты для обеспечения требуемых свойств конечной детали.	Анализ химического состава с помощью таких методов, как рентгеновская флуоресценция (XRF) или оптическая эмиссионная спектрометрия (OES).
**	Предварительная обработка**	Дробление и измельчение сыпучих материалов на более мелкие фрагменты для получения сырья с постоянным гранулометрическим составом, пригодным для дальнейшей обработки.	Анализ размера частиц с помощью просеивания или лазерной дифракции для обеспечения надлежащего сырья для распыления.
Распыление	Газовая атомизация**	Расплавленный металл впрыскивается в поток инертного газа под высоким давлением, образуя мелкодисперсный туман, который быстро охлаждается и застывает в сферические металлические частицы.	Анализ распределения частиц по размерам, морфологии (формы) и текучести с помощью лазерной дифракции и расходомеров для обеспечения оптимальных характеристик порошка.
**	Распыление воды**	Похож на газовое распыление, но расплавленный металл впрыскивается в поток воды под высоким давлением. Этот метод обычно используется для менее реактивных металлов, таких как алюминий.	Аналогичные меры контроля качества, как и при газовом распылении, для обеспечения постоянства свойств частиц.
Постобработка	Скрининг и классификация**	Порошки пропускаются через сита для удаления чрезмерно крупных или недостаточно крупных частиц, что позволяет получить узкий гранулометрический состав для оптимальной печати.	Анализ распределения частиц по размерам для проверки соблюдения требуемого диапазона размеров частиц.
**	Удаление пыли и очистка**.	Удаление примесей, таких как оксиды, влага и смазочные материалы, используемые при распылении, для обеспечения высокой чистоты порошка.	Методы химического анализа, такие как XRF, для измерения содержания кислорода и обеспечения минимального количества загрязнений на поверхности.
**	Сфероидизация**.	Дополнительный этап для определенных областей применения. Порошки подвергаются дополнительной обработке для улучшения их сферичности, что приводит к лучшей текучести и пригодности для печати.	Морфологический анализ для оценки округлости частиц и обеспечения высокой степени сферичности.
**	Вакуумная сушка**.	Удаление влаги из частиц порошка с помощью вакуумной камеры для предотвращения дефектов при печати.	Титрование по Карлу Фишеру для измерения содержания влаги и проверки того, что оно находится в допустимом диапазоне.
**	Упаковка инертных газов**	Упакуйте готовый порошок в герметичный контейнер, заполненный инертным газом, например аргоном, чтобы минимизировать окисление и сохранить качество порошка при хранении и транспортировке.	Проверка герметичности контейнеров и анализ остаточного кислорода для обеспечения надлежащей упаковки и минимального воздействия кислорода.

Атрибуты металлического порошка

Основные свойства порошка для 3D-печати включают:

Параметр	Описание
Форма частиц	Сферические, спутниковые, угловые
Размер частиц	Общий диапазон 10-100 микрон
Распределение по размерам	Смесь мелких и крупных частиц
Текучесть	Способность частиц течь под собственным весом
Кажущаяся плотность	Плотность как у порошка при нормальных условиях
Плотность отвода	Плотность после механического простукивания/агитации
Чистота	Не содержит загрязняющих веществ, таких как оксиды и нитриды
Микроструктура	Размер зерна, распределение фаз, дефекты
Содержание влаги	Должны храниться на низком уровне, в инертной атмосфере

Размер и распределение частиц непосредственно влияют на расход порошка, эффективность плавления, качество поверхности, пористость и механические свойства. Более мелкие размеры улучшают разрешение, а более крупные размеры снижают стоимость. Идеальным вариантом является смесь.

Форма порошка и текстура поверхности определяют межчастичное трение, текучесть, распределяемость и насыпную плотность. Гладкие, сферические порошки оптимально текут и распределяются при высокой плотности упаковки.

Контроль свойств порошка и создание индивидуальных сплавов требует знаний в области металлургии, производства порошка, процессов аддитивного производства и материаловедения.

Применение металлического порошка для 3d-печати

Промышленность	Приложение	Преимущества	Материальные соображения
Аэрокосмическая промышленность	Легкие и высокопрочные компоненты для самолетов (например, кронштейны, теплообменники) Детали ракетного двигателя Топливные форсунки	Уменьшенный вес для повышения топливной эффективности Сложная внутренняя геометрия для оптимизации производительности Производство замысловатых решетчатых структур для отвода тепла	Титановые сплавы благодаря исключительному соотношению прочности и веса и высокотемпературным характеристикам Инконель благодаря своей способности выдерживать экстремальное тепло и давление Алюминиевые сплавы для легких конструкций в некритических областях
Медицина	Индивидуальные протезы и имплантаты (например, протезы тазобедренного сустава, зубные коронки) Хирургические инструменты с улучшенной эргономикой Биосовместимые материалы для изготовления скаффолдов для регенерации костной ткани	Персонализированные медицинские устройства, идеально соответствующие анатомии пациента Пористые структуры, способствующие врастанию кости для лучшей остеоинтеграции Уменьшение необходимости инвазивных операций с помощью инструментов, предназначенных для конкретного пациента	Титан и тантал благодаря своей биосовместимости и отличным свойствам остеоинтеграции Нержавеющая сталь благодаря своей прочности и коррозионной стойкости в определенных областях применения Кобальтохромовые сплавы для повышения износостойкости высоконагруженных имплантатов
Автомобильная промышленность	Облегченные компоненты для снижения веса и улучшения топливной экономичности (например, колеса, детали подвески) Высокопроизводительные компоненты двигателя Настраиваемые гоночные детали	Свобода проектирования для создания сложных геометрических форм, повышающих производительность Быстрое создание прототипов для ускорения процесса разработки Производство ограниченного тиража или единичных деталей	Алюминиевые сплавы для легких конструкций с высокой прочностью Титановые сплавы для высокопрочных компонентов в условиях высоких нагрузок Никелевые сплавы благодаря своей способности выдерживать экстремальные температуры и давление
Потребительские товары	Роскошные ювелирные украшения и изделия на заказ Спортивные товары, выпущенные ограниченным тиражом Настраиваемые компоненты бытовой электроники	Производство сложных и уникальных конструкций Сокращение отходов по сравнению с традиционным субтрактивным производством Массовая кастомизация для персонализированных продуктов	Драгоценные металлы, такие как золото, серебро и платина, для дорогих украшений Нержавеющая сталь и алюминиевые сплавы для товаров длительного пользования Медь за ее эстетическую привлекательность и теплопроводность в электронике
Энергия	* Компоненты для теплообменников и реакторов * Аддитивное производство сложных турбинных лопаток * Производство специализированных деталей для разведки нефти и газа	* Высокоэффективные материалы для использования в сложных условиях * Легкие конструкции для повышения эффективности * Свобода дизайна для оптимизации теплопередачи и потока жидкости	Никелевые сплавы благодаря своей исключительной высокотемпературной прочности и коррозионной стойкости Нержавеющая сталь обеспечивает долговечность и устойчивость к суровым условиям эксплуатации Инконель благодаря своей способности выдерживать экстремальное тепло и давление в ядерных установках

металлический 3d порошок для печати Поставщики

Существует несколько ведущих мировых поставщиков, которые производят стандартные и специальные металлические порошки специально для 3D-печати:

Поставщик	Штаб-квартира	Порошковые материалы
Sandvik	Швеция	Нержавеющие стали, никелевые сплавы, титановые сплавы, инструментальные стали
Столярная присадка	США	Нержавеющие стали, кобальт-хром, медь, никелевые сплавы
Praxair	США	Титан, никелевые суперсплавы, нержавеющая сталь
Порошковая металлургия GKN	США	Нержавеющие стали, титан, алюминиевые сплавы
Технология LPW	ВЕЛИКОБРИТАНИЯ	Титановые сплавы, алюминиевые сплавы, нержавеющие стали

Возможности поставщика по настройке химического состава сплава, изменению характеристик порошка, обеспечению согласованности между партиями и совместной работе над качеством деталей являются важными факторами при принятии решения о выборе поставщика порошка.

Стоимость металлических порошков

Тип металла	Диапазон цен (USD за кг)	Общие приложения	Ключевые соображения
Стандартные металлы	$50 – $100	* Алюминий (AlSi10Mg) * Нержавеющая сталь (316L) * Титан (Ti6Al4V)	* Как правило, экономически эффективные варианты для прототипов и деталей с низкой нагрузкой. * Алюминий обеспечивает хорошее соотношение прочности и веса и обрабатываемость. * Нержавеющая сталь 316L известна своей коррозионной стойкостью. * Ti6Al4V находит применение в аэрокосмической и медицинской отраслях благодаря своей биосовместимости и высокому соотношению прочности и веса.
Высокоэффективные металлы	$300 – $600	* Никелевые суперсплавы (Inconel 625) * Кобальт-хром (CoCr) * Инструментальная сталь (H13)	* Предназначен для применений, требующих исключительных механических свойств при высоких температурах или износостойкости. * Инконель 625 - рабочая лошадка аэрокосмической отрасли благодаря своей способности выдерживать экстремальные температуры и сохранять прочность. * CoCr популярен в медицинских имплантатах благодаря своей биосовместимости и высокой прочности. * H13 - популярный материал для изготовления инструментов благодаря исключительной твердости и износостойкости.
Драгоценные металлы	$1,000 – $50,000+	* Золото * Серебро * Платина	* В основном используется для эстетических или дорогостоящих применений в ювелирном деле, электронике и аэрокосмической промышленности. * Золото обладает отличной электропроводностью и устойчивостью к коррозии. * Серебро известно своими антимикробными свойствами и высокой теплопроводностью. * Платина находит применение в высокотемпературных тиглях и электрических контактах благодаря температуре плавления и устойчивости к коррозии.
Редкоземельные металлы	Связаться с поставщиком	* Иттрий * Неодим * Эрбий	* Ограниченная доступность и уникальные свойства приводят к росту стоимости. * Иттрий находит применение в твердотельных лазерах и сверхпроводниках. * Неодим - ключевой компонент мощных магнитов. * Эрбий используется в волоконно-оптических усилителях и лазерах.

Технические характеристики металлических порошков

Развиваются отраслевые стандарты по спецификациям, методам испытаний и сертификации порошков:

Стандарт	Организация	Область применения
ASTM F3049	ASTM International	Стандартное руководство по определению характеристик металлических порошков для AM
ASTM F3056	ASTM International	Спецификация аддитивного производства никелевого сплава
AS9100 rev D	SAE International	Системы управления качеством в аэрокосмической отрасли
ISO/ASTM 52900	ISO/ASTM	Стандартная терминология для АМ - Общие принципы
ISO/ASTM 52921	ISO/ASTM	Стандарт для металлических порошков, используемых в DMLS/SLM

Основные свойства порошка, такие как гранулометрический состав, скорость потока, плотность и состав, проверяются в соответствии с этими спецификациями. Клиенты могут потребовать от производителей металлических порошков дополнительные данные испытаний, отчеты об анализе партии и сертификаты соответствия.

Плюсы и минусы металлических порошков для 3D-печати

Характеристика	Плюсы	Cons
Свобода дизайна	* Позволяет создавать сложные геометрические формы, невозможные при использовании традиционных методов. * Создает легкие конструкции с внутренними решетками, обеспечивающими превосходное соотношение прочности и веса. * Позволяет изготавливать детали по индивидуальному заказу.	* Ограничено только объемом сборки принтера и возможностями программного обеспечения.
Свойства материала	* Доступен широкий спектр металлических порошков, каждый из которых обладает уникальными свойствами, такими как высокая прочность, термостойкость или биосовместимость. * Детали могут достигать свойств, сравнимых с традиционными металлами.	* Характеристики порошка могут влиять на пригодность к печати и качество конечного продукта. * Некоторые высокопроизводительные металлы требуют специальных условий для печати.
Эффективность производства	* Сокращение отходов по сравнению с субтрактивными технологиями производства. * Позволяет изготавливать сложные детали за один этап, исключая необходимость сборки. * Сокращает время изготовления прототипов и малосерийного производства.	* Не подходит для массового производства из-за низкой скорости печати и более высокой стоимости материалов. * Требует тщательной последующей обработки для достижения желаемой поверхности и точности размеров.
Безопасность	* Некоторые металлические порошки могут быть опасны из-за воспламеняемости или токсичности. * Требуются надлежащие процедуры обращения и средства индивидуальной защиты (СИЗ) для минимизации рисков.	* Связанные металлические нити - более безопасная альтернатива для некоторых областей применения. * Достижения в технологиях обработки порошка повышают безопасность.
Стоимость	* Высокие первоначальные инвестиции в металлические 3D-принтеры и порошковые материалы. * Текущие расходы, связанные с обработкой порошка, обслуживанием и утилизацией отходов.	* Может быть экономически эффективным для сложных деталей или небольших партий продукции по сравнению с традиционными методами. * Потенциал для снижения трудозатрат и рационализации производственных процессов.
Воздействие на окружающую среду	* Сокращение отходов материалов по сравнению с субтрактивным производством. * Возможность производства по требованию, минимизация избыточных запасов и транспортных расходов.	* Энергоемкий процесс печати может оказывать более сильное воздействие на окружающую среду. * Утилизация отработанного порошка требует правильного обращения, чтобы минимизировать воздействие на окружающую среду.

Будущее металлических порошков для 3D-печати

Ключевые тенденции, формирующие будущую дорожную карту для металлических порошков:

Новые сплавы: Более широкий выбор сплавов, соответствующих свойствам кованого алюминия и титана, позволит расширить их применение в конструкционных элементах. Ведутся исследования и разработки в области высокопрочных сталей, медных сплавов и драгоценных металлов.

Улучшенные порошки: Более жесткий контроль распределения размеров, формы и микроструктуры приведет к созданию порошков, адаптированных для конкретных процессов AM и приложений. Это повышает качество и улучшает свойства материала.

Системы рециркуляции: Межотраслевая инфраструктура для сбора, определения характеристик и повторного использования металлических порошков в замкнутом цикле позволит сделать 3D-печать более экологичной.

Автоматизированные рабочие процессы: Упорядоченные рабочие процессы по обработке порошка с использованием контейнеров, датчиков и автоматизированных управляемых транспортных средств повысят безопасность, согласованность и производительность.

Инфраструктура сертификации: Централизованные институты, предоставляющие услуги по сертификации порошков и квалификации деталей, позволят критически важным отраслям промышленности, таким как медицинская и аэрокосмическая, с уверенностью внедрять АМ.

Специализация: Производители систем, производители металлических порошков, покупатели деталей, компании-разработчики программного обеспечения и материаловеды, специализирующиеся на нишевых аспектах цепочки создания стоимости AM, будут стимулировать целенаправленные инновации.

Снижение затрат: Такие подходы, как производство сыпучих порошков, стандартизация сплавов, автоматизированная постобработка и цифровое управление запасами, позволят повысить экономичность.

Благодаря постоянному прогрессу в этих областях, индустриализация и массовое внедрение металлической 3D-печати будет способствовать быстрому росту в течение следующего десятилетия на нескольких ключевых рынках.

ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ

В: Какой металлический порошок чаще всего используется в 3D-печати?

О: Нержавеющая сталь 316L - наиболее широко используемый сегодня металлический порошок благодаря своим хорошим механическим свойствам, свариваемости и коррозионной стойкости. Другими популярными вариантами являются титан Ti64 и алюминий AlSi10Mg.

В: Как выбрать подходящий металлический порошок для конкретной задачи?

О: Ключевыми факторами являются рабочая температура, коррозионная стойкость, износостойкость, прочность деталей, требования к весу, электропроводность, биосовместимость, возможность контакта с пищевыми продуктами и ограничения, связанные с последующей обработкой. Обсудите детали применения с производителями порошков для получения рекомендаций по сплавам.

Вопрос: Улучшает ли использование более мелкого металлического порошка качество деталей?

О: Более тонкие порошки (~10-45 мкм) улучшают разрешение, качество поверхности и точность, поскольку можно сплавлять более тонкие слои. Однако это снижает скорость изготовления и увеличивает стоимость. Смешивание мелких и крупных частиц обеспечивает сбалансированный подход.

Вопрос: Как обеспечить безопасность и отсутствие загрязнений металлических порошков при хранении и обработке?

О: Металлические порошки обладают высокой реакционной способностью и склонны к окислению. Поглощение влаги также ухудшает качество порошка с течением времени. Поэтому очень важны атмосфера инертного газа, вакуумное хранение, герметичные контейнеры и минимальное воздействие кислорода/воды при автоматизированной обработке порошка.

В: Можно ли повторно использовать металлические порошки для снижения стоимости материалов при 3D-печати?

О: Да, но повторное использование сопряжено с определенными трудностями. Неиспользованный порошок можно использовать повторно, но для этого необходимо провести обширные испытания на предмет загрязнения, изменения распределения частиц по размерам или состава в течение нескольких циклов. Такая характеристика увеличивает затраты и риски.

узнать больше о процессах 3D-печати

Additional FAQs about Metal 3D Printing Powder (5)

1) What powder attributes most influence build consistency across different printers?

• Particle size distribution (tight D10/D50/D90), high sphericity/low satellites, low interstitials (O/N/H), stable flow and tap density, and low moisture. Lot-to-lot consistency of these attributes is critical when qualifying across multiple LPBF/EBM platforms.

2) How should I set reuse limits for metal 3D printing powder?

• Track O/N/H, fines growth (<15 μm for LPBF), flow rate, and build coupon data (density, tensile, CT porosity). Blend 10–30% virgin powder when metrics drift. Set a hard cap by alloy (e.g., Ti64: 5–10 cycles; 316L: 10–15) adjusted by measured properties.

3) When is spheroidization worthwhile after atomization?

• For angular or high-satellite lots that fail spreadability targets. Plasma spheroidization can recover yield and flow but adds cost; justify with improved density/surface finish or reduced scrap on critical applications.

4) What packaging and storage conditions best preserve powder quality?

• Inert gas (argon/nitrogen) sealed containers, headspace O2 <0.5%, RH <10%, 15–25°C. Minimize thermal cycling and exposure time during sieving/handling. Use antistatic equipment and grounded transfer systems.

5) How do I choose between gas atomized and water atomized powders?

• Gas atomized: more spherical, cleaner surface, preferred for LPBF/EBM. Water atomized: lower cost, angular morphology—used in binder jetting and some DED after conditioning. Match to process, required density, and surface finish targets.

2025 Industry Trends for Metal 3D Printing Powder

• Real-time QA: Inline laser diffraction and dynamic image analysis at atomizers reduce PSD tails; printers log melt pool data tied to powder lot IDs for faster qualifications.
• Cleanliness push: EIGA/vacuum gas atomization expands for Ti/Ni to lower O/N/H and improve fatigue, reducing HIP dependence in thin sections.
• Binder jet scale-up: Conditioned water-atomized steels and nickel alloys with sinter+HIP achieve ≥99% density at lower cost.
• Sustainability: Environmental Product Declarations (EPDs), argon recovery, and documented recycled content enter procurement checklists.
• Data-rich CoAs: More lots ship with DIA shape metrics, moisture/LOI, and inclusion screening alongside chemistry and PSD.

2025 snapshot: key metrics for metal 3D printing powder supply

Метрика	2023	2024	2025 YTD	Notes/Sources
Typical O content, GA Ti‑6Al‑4V (wt%)	0.10–0.16	0.09–0.13	0.08–0.12	Supplier LECO trends
Typical O content, GA Inconel 718 (wt%)	0.030–0.055	0.025–0.045	0.020–0.040	Clean atomization adoption
CoAs including DIA shape metrics (%)	40–55	55–70	65–80	OEM qualification updates
Powder lead time, common alloys (weeks)	5–9	4–8	4–7	Added capacity/regionalization
LPBF as-built density (Ti64/316L/718, %)	99.4–99.7	99.5–99.8	99.6–99.85	Optimized parameter sets
Argon recovery at atomizers (%)	25–35	35–45	45–55	ESG programs, EPDs

References: ISO/ASTM 52907 (feedstock), ISO 13320/ASTM B822 (PSD), ASTM B213/B212/B527 (flow/density), ASTM E1409/E1019 (O/N/H), ASTM E1441 (CT), SAE AMS for Ni/Ti; standards: https://www.astm.org, https://www.iso.org, https://www.sae.org

Latest Research Cases

Case Study 1: Reducing PSD Tails to Improve LPBF Yield in 316L (2025)
Background: A contract manufacturer saw sporadic lack‑of‑fusion tied to coarse tail >63 μm despite nominal spec compliance.
Solution: Implemented at‑line laser diffraction and DIA to enforce D90 ≤ 45 μm and low‑satellite metrics; added closed-loop inert handling and moisture monitoring.
Results: D90 tail excursions −68%; as‑built density median 99.82%; vertical wall Ra −12%; first‑pass yield +6.4 points; HIP waived for two noncritical families.

Case Study 2: Binder Jetting Inconel 625 with Conditioned WA Powder (2024)
Background: Energy OEM targeted cost reduction for heat‑exchanger cores.
Solution: Water‑atomized 625 conditioned by fines trimming and hydrogen anneal (O: 0.12% → 0.08%); bimodal PSD packing; optimized debind/sinter with final HIP.
Results: Final density 99.2–99.5%; dimensional 3σ −30%; corrosion per ASTM G48 met target; cost −15% vs GA powder baseline.

Мнения экспертов

• Prof. Iain Todd, Professor of Metallurgy and Materials Processing, University of Sheffield
  Key viewpoint: “Powder spreadability and interstitial control dominate AM outcomes—pair PSD with shape analytics and keep oxygen in check for stable builds.”
• Dr. Ellen Meeks, VP Process Engineering, Desktop Metal
  Key viewpoint: “In binder jetting, fines discipline and furnace atmosphere determine shrink and density—small shifts in <10 μm content drive big changes.”
• Marco Cusin, Head of Additive Manufacturing, GKN Powder Metallurgy
  Key viewpoint: “CoAs must evolve—include DIA shape metrics, O/N/H, moisture, and reuse guidance to achieve cross‑site reproducibility.”

Citations: ASM Handbook; ISO/ASTM AM feedstock standards; SAE AMS; conference literature (TMS/MRL)

Practical Tools and Resources

• Standards and QA
• ISO/ASTM 52907 (metal powder feedstock); ISO 13320/ASTM B822 (PSD); ASTM B213 (Hall flow); ASTM B212/B527 (apparent/tap density); ASTM E1409/E1019 (O/N/H); ASTM E1441 (CT)
• Monitoring and control
• Dynamic image analysis (sphericity/aspect), inline laser diffraction, LECO for interstitials, moisture/LOI testing, on‑machine O2/RH logging
• Process playbooks
• LPBF parameter libraries for 316L/Ti64/718; EBM preheat strategies; BJ debind/sinter/HIP windows; DED bead geometry and heat input calculators
• Supplier selection checklist
• Require CoA with chemistry, O/N/H, PSD D10/D50/D90, DIA shape metrics, flow/tap density, moisture, inclusion screening, and lot genealogy; request EPDs/ESG disclosures
• Data and design
• DFAM guides for lattices and conformal cooling; CT acceptance criteria templates; powder reuse tracking templates and SPC dashboards

Notes on reliability and sourcing: Specify alloy grade/standard, PSD window, shape metrics, and interstitial limits on purchase orders. Validate each lot via coupons (density, tensile, elongation) and CT. Enforce inert storage, sieving discipline, and reuse tracking to control oxygen pickup and fines growth.

Last updated: 2025-10-15
Changelog: Added 5 FAQs, 2025 trend KPI table, two recent case studies, expert viewpoints, and practical tools/resources tailored to Metal 3D Printing Powder with standards-based references
Next review date & triggers: 2026-02-15 or earlier if ISO/ASTM/AMS standards update, major OEMs revise CoA/qualification requirements, or new atomization/QA technologies change PSD/cleanliness benchmarks