增材製造 (AM)，也稱為 3D 打印，是一種潛在的變（biàn）革性（xìng）製造技術。該過程涉及按照嚴格的規格打印（yìn）複雜的組件，這要求原料具有高度的一致性和可重複性。控製粉末的（de）性能對於工藝效率和最（zuì）終產品質量都至關重要。隨著層的（de）形成，粉（fěn）末如何散布和分布決定了這種（zhǒng）性（xìng）能的各個方麵。原料的（de）變化會導致堆積密度（dù）不（bú）一致（zhì）、分層不（bú）均勻、拉伸強度低、表麵光潔度（dù）差和其他零件缺陷。 

AM 塑造工（gōng）業格局的程度取決於高速、精密機械的發展（zhǎn），以及能夠滿足這些機器嚴格要求的粉末的識別和持續供應。人們越來越關注粉末本身以及（jí）如何以智能和可靠的（de）方式對其進行（háng）優化。粉末表征在支持這一過程中起著至關重要的作用，能夠可靠（kào）地測量與增材製造性能直接相關的特性的測試技術（shù）至關重要。確定（dìng）哪些粉末特性導致粉末的均勻、可重複（fù）的性能允許優（yōu）化新的原料，而不會因在整個過程中運行樣品以評估適用性而產生重大的財（cái）務和時間影響，粒度通常用作關鍵（jiàn）質量屬性 (CQA)，但研究表明這不足以完全限（xiàn）定過程中的行為，例如粉末鋪展（zhǎn）性。實（shí）際上，僅僅建議來自單（dān）個測試的任何參數（例如休止（zhǐ）角（jiǎo）、霍爾流量計、豪斯納比或體（tǐ）積密（mì）度測量）能夠全麵描（miáo）述粉末在典型 AM 工藝中存在的條（tiáo）件範圍（wéi）內的行為方式是（shì）不夠的（de）。此外，這些傳統技（jì）術通常過於（yú）不敏感，無法準確識別在過程中表（biǎo）現不（bú）同的粉末之間的細微差異。 

下麵的案例研（yán）究說明（míng）了現代粉末流變儀能夠以傳統表征方法無法檢測的方式檢測粉（fěn）末的（de）微（wēi）小變化（huà），這（zhè）些變（biàn）化與增材製造工藝中的粉末（mò）鋪展（zhǎn）性和整體性能直接相關。

案例研究 1 - 量化原料的批次間差異

在這第一項研究中，一批粉末顯著降低的（de）滲透性和（hé）增加的比能表明與較差的鋪展性明顯相關，尤其是不一致的（de）層均勻性。 

AM 機器運行的（de）嚴格公差意味著原料批（pī）次之間的（de）差異會導致最終產（chǎn）品的特性和質量發（fā）生顯著變化。在每個批次進入過程之前（qián）對其進行篩選的（de）方（fāng）法可以確保避免性能變化。 

來自同一供應商的（de）三個不鏽鋼粉末示例在（zài）增材（cái）製（zhì）造工藝中表現出顯著不同的性能；金屬粉末 A 和金屬粉末 B 都（dōu）表現出可接受的行為，但金屬粉末 C 經常導致堵塞和沉積不良，導致（zhì）最終產品（pǐn）不合（hé）格。所有三個樣品具（jù）有幾乎相同的粒度（dù）分布，並且在休止角和（hé）霍（huò）爾流動測試中表（biǎo）現出（chū）相似的響應（yīng）。

然而，使用 FT4 評估樣品表明樣品（pǐn）之間存在一些與工藝性能相關的差異。在動態測（cè）試期（qī）間，樣品（pǐn）的比能清楚地（dì）區（qū）分了金屬粉末 C，較高的值表明機械互鎖和顆粒-顆粒摩擦增加（jiā）。這種對特定間流動的阻力（lì）增加是低應力環境中堵塞和其他流動問題的常見原（yuán）因。

在批量測試（shì）期間，滲透性測試提供了進一步的區分。與其他樣品相比（bǐ），金屬粉末 C 在整個粉末床上產生明顯更高的壓降，表明金屬粉末 C 的滲（shèn）透性比粉（fěn）末 A 和 B 低得多（duō）。最近的研究表明，滲透性對於鋪展過程至關重要，因為它可以決定在粉末床內形成氣孔。

案例研究 2 - 新鮮原料和用過的原料之間的工藝相關差異

第二項研究展示了（le）在重複（fù）使用金屬粉末製造組件時，如何使用流變測量來確定（dìng） Virgin 和使用過的材料的最佳混合物。 

粉末床和激光沉積技術都需要使用大量粉末，並非所有粉末都成為成品部件的一部分。粉末再利用提供了顯著降低原材料成本（běn）和總（zǒng）體浪費（fèi）水平的潛力。然（rán）而，重複使用需要仔細評估通過增材製造機器改變粉末的程度，以及是否可以在不影響成品（pǐn）質量的情況下進一步加工。

使用 FT4 的動態方法評估了一係列不同的原料（liào），這（zhè）些原料包含不同比例的新鮮和用過的原料，試圖確定用過的粉末的關鍵特（tè）性是否（fǒu）不同於原始材料的關鍵特性，如果是，什麽策略可能會成功（gōng）使粉末恢複到可以重（chóng）複使用的狀態。

比較原始粉末和使用過的粉末的結果表明，加工顯著（zhe）增加了粉末（mò）的流動能。這表（biǎo）明用過的粉末與原始材（cái）料的行為不同，因（yīn）此在該過（guò）程中可能表現不佳。

從增（zēng）材製造機（jī）器排出的粉末可能含（hán）有較大顆粒（lì）形式的（de）熔池飛濺物，或者可能發生化學變化，例如在粉末表麵吸附汙染物。因此進行實（shí）驗以確定篩分用過的粉末是否會使它返回到其流動能可接受的狀態。此處篩分提高了粉（fěn）末流動性，但並未將其恢複到為原始材料測量的原始流動能值。

然後進行進一步的實驗，以查看是否可以將使用過的粉末和原始粉末混合在一（yī）起以形成（chéng）可接受的（de）供後續加工的進（jìn）料（liào）。75% 的原粉和 25% 的用過的粉末的比（bǐ）例產生了與新鮮粉末最相似的流動性（xìng），並且這種（zhǒng）混合物也表現出相對較好的性能。在所有（yǒu）混合樣品中，50:50 混合（hé）物的 BFE 最高，這表明流動性不會隨（suí）新鮮粉末的體積而線性變化。

這些結果突出了動態測試檢測粉末細微變化的能力，這些變化與其在 AM 機器中的性能直接相關（guān）。因（yīn）此，動態測試可以支持 AM 金屬粉末的成功優化和生命周期管（guǎn）理，這是其他（tā）粉末流動測試儀無法做（zuò）到的。