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借助FT4粉体流变仪优化增材制造技术

来源：时间：2023-03-28 11:59:02 浏览：1595次

增材制造技术，也称3D打印，是一种极具潜力的开创性高效制造技术。它所涉及到的“打印”过程往往比较复杂。逐层添加粉体形成紧密排列的粉堆，然后选择性地烧结成整体。控制粉体性能对于加工效率和终产品质量非常关键。粉层形成时，粉体如何流动和压缩，是决定性能的重要影响因素。原料的差异可能导致堆积密度不一致、发生分层不均匀、抗拉强度低以及表面光洁度不达标。

FT4粉体流变仪（下图）作为通用粉体测试仪，全面检测粉体材料的特性。这些信息与工艺经验相结合，可提高加工效率同时有助于质量控制。能够测量动态流动性以及整体性能，例如密度、可压性和透气性，并且集成了剪切盒和壁面摩擦测试。

FT4粉体流变仪

选用来自同一供应商的三种不锈钢样品在FT4粉体流变仪上进行测试并分析。三种材料均来自同一供应商，其粒度分布几乎相同，并且在休止角和漏斗流动测试中反映出相近的流动性。然而实际制造工艺中却发现表现迥异，金属粉体A和B呈现可接受的特性，然而金属粉体C经常发生堵塞而导致终产品不合规。

金属粉体C（上图）的比流动能明显较大，说明具有较高的机械咬合程度和颗粒间摩擦作用。可见自身流动阻力的增加是导致低应力环境下堵塞和其它流动相关问题的常见原因。

金属粉体C（上图）粉床产生较高的压降，表明其透气性比较低，不易释放倾倒过程中包覆的空气，使得沉积过程中粉体夹带的空气量增加，导致粉层不均匀，成品内存在孔隙。

对于不同供应商使用同一制造方法生产，以及同一供应商使用不同制造方法生产的合金样品，进行类似的考察。

剪切盒测试（上图）能够区分出由于制造方法变化造成的差异。这表明许多变量所带来的影响可能超出使用者的控制范围，突出了原料定期且深入评估的必要性。然而，仅使用剪切试验，即使采用两个不同供应商的原料，仍然可能将相同制造工艺所生产的样品归为一类。

选用动态测试（上图）则可以区分三种样品之间的明显差异，识别两个供应商的样品。方法1制备所得的样品在低应力的操作时，呈现自由流动的行为。这种动态表征下的差异更能看出不同变量对流动性能的影响。

以上的结果都说明全面表征粉体的特性是十分必要的，尤其是依赖于粉层精准沉积的增材制造工艺，需要选择一种适合的表征手段，评价工艺适合且批次间稳定的原料，才能确保最终产品的质量。

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