替代雾化制粉工艺，印度磨蚀新技术生产3D打印粉末

2022年4月14日，南极熊获悉，来自印度科学研究所（IISc）的研究人员开发了一种新的基于磨蚀的方法，可用于生产3D打印金属粉末。

这种方法旨在提供一种替代雾化制粉的方法，目前大多数金属粉末是通过雾化技术生产的。在雾化过程中，气体或水射流被用来将熔化的金属流分解成微小的液滴，这些液滴在冷却后形成粉末颗粒。

△通过研磨的粉末生产方法示意图。(a) 通过表面研磨去除的材料被收集、筛分和加热，然后再用于DED工艺。相应的SEM图像显示 相应的SEM图像显示了所产生的粉末中球状颗粒的分布。(b) 单个颗粒的SEM图像显示出完美的球形形状 和表面上的树枝状物。(c) 最终粉末中的颗粒大小分布显示了一个尺寸

尽管雾化制粉是该行业的黄金标准，但基于雾化的粉末生产可能存在材料产量低、成本高的问题，而且它只与有限的金属兼容。IISc的新方法旨在解决这些不足之处。

IISc产品设计和制造中心的博士生PritiRanjan Panda说："我们有一个替代的、更经济的、内在可扩展的金属粉末制造路线，与传统的气雾化粉末相比，最终粉末的质量似乎非常有竞争力。"

△使用表面研磨生产的钢制3D打印粉末。图片来自IISc。

用于粉末生产的金属研磨

在制造业领域，从金属研磨过程中清除的废料被称为金属屑。这些金属碎屑通常是细长条的形状，但也可能包括球形的粉末颗粒。

根据IISc团队的说法，长期以来，人们认为这些球形的金属屑颗粒在研磨过程中经历了熔化过程，这就是使它们首先成为完美球体的原因。因此，研究人员理论上认为，他们可以将金属研磨这一基于磨蚀的过程应用于3D打印粉末的生产。

研究表明，由于金属表面氧化产生的高热导致熔化，进而形成粉末状金属颗粒。研究人员改进了研磨方法，并对其进行了优化，以生产大量的铁基3D打印粉末，他们声称这种粉末的性能与商业气体雾化的同类产品相当。研磨技术也明显比气体雾化更具成本效益。

△印度科学研究所。图片来自印度科学研究院。

低成本金属粉末的需求

该研究的主要作者Koushik Viswanathan表示，由于金属3D打印技术具有定制和设计自由的优点，最近人们对采用这种技术的兴趣很大。然而，今天的金属粉末的昂贵性质已被证明是许多公司的一个障碍，所以仍然需要更便宜和更容易获得的粉末。

该研究的共同作者Harish Singh Dhami补充说："降低AM工艺的成本（通过经济型粉末）可以拓宽生物医学植入物制造等情况下的材料范围，这些材料可以变得更便宜和更容易获得。"

此外，该团队认为，他们的基于磨蚀的方法在其他高性能工业应用中也有潜力，包括航空航天发动机的部件。

该研究的进一步细节可以在题为 "Production of powdersfor metal additive manufacturing applications using surface grinding"的论文中找到（见文末附件）。

相关论文链接：https://doi.org/10.1016/j.mfglet.2022.02.004

粉末3D打印材料的行业一如既往地活跃。就在最近，总部位于瑞典的材料公司Gränges Powder Metallurgy推出了其首款增材制造粉末。作为该公司DISPAL系列材料的一部分，AM S220（AlSi35）是一种适用于激光粉末床熔融的高性能铝合金。该材料的特点是高硬度、低热膨胀、出色的磨损和撕裂行为、良好的可加工性和低密度。

在其他地方，总部设在德国的智能材料开发商Infinite Flex最近推出了它声称是世界上第一个用于SLM 3D打印的纯铜粉。该材料被称为INFINITE POWDER Cu 01，已经在EOS M290和Trumpf TruPrint 1000等一些标准的SLM 3D打印机上成功进行了测试，现在已经投入商业使用。