增材製（zhì）造 (AM)，也稱為 3D 打印，是一種潛在的變革性製造技術（shù）。該過程涉（shè）及按照嚴格的規格（gé）打印複雜的組件，這要求原料（liào）具有高度的一致性和可重（chóng）複性。控製粉末的性能對於（yú）工藝（yì）效率和最（zuì）終產品質量都至關重要。隨著（zhe）層（céng）的形成，粉末如何散布和分布決定了這種性能的各個方麵。原料的（de）變化會導致堆積密度不一致、分層不（bú）均勻、拉伸強度低、表麵光潔度差和其他零件缺陷（xiàn）。 

AM 塑造工業格局的程度（dù）取決於高速、精密機械的發展，以及能夠滿足這些機（jī）器嚴格要求的（de）粉末（mò）的識別和持續（xù）供（gòng）應（yīng）。人們越來越（yuè）關（guān）注粉末本身以及如何以智能和可靠（kào）的方式（shì）對其進行優化。粉末表征在支持這一過程中起（qǐ）著至關重要的（de）作用，能夠（gòu）可靠地測量與增材製造性能直接相關的特性的測試技術至關重要。確定哪些粉（fěn）末特性導（dǎo）致（zhì）粉末的均勻、可重複的性能允許優化新的原料，而不會因（yīn）在整個過程中運行樣品以評估適用（yòng）性而產生重大的財務和時間影響，粒度通常用作關鍵質量屬性 (CQA)，但研（yán）究表明這不足以完全限定過程中（zhōng）的（de）行為，例如粉末鋪展性。實際上，僅僅建議來自單個測試的任何參數（例如休（xiū）止角、霍爾流量計、豪斯納比或體積密（mì）度測量）能（néng）夠全麵描述粉末在典型 AM 工藝中存在（zài）的條件範圍內的行為方式是（shì）不夠的。此外，這些傳統技術通常過於不敏（mǐn）感，無（wú）法準確識別在過程中表現不（bú）同的粉末之間的細微差（chà）異。 

下麵的案例研究說明了現代粉末流變（biàn）儀（yí）能（néng）夠以傳（chuán）統表征（zhēng）方法無法檢測的方式檢測粉末的（de）微小變化，這些變化與增（zēng）材（cái）製造工藝中的（de）粉末鋪展性和整體性能直接相關。

案例研究（jiū） 1 - 量化原（yuán）料的批次間差異

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

AM 機器運行的嚴格公差意味著原料（liào）批次之間的差異會（huì）導致（zhì）最終產品的（de）特性和質量發生顯著變化。在每個批次進入過程之前對其進行（háng）篩選的方法可以確（què）保避免性能變化。 

來自同一供應（yīng）商的三個不鏽鋼粉末（mò）示例在增材製造工藝（yì）中（zhōng）表（biǎo）現出顯著不同的性能；金屬粉末 A 和金（jīn）屬（shǔ）粉末 B 都（dōu）表現出可接受的行為，但金屬（shǔ）粉（fěn）末 C 經（jīng）常導致堵塞和沉積不（bú）良，導致最終產品不合格。所有三個（gè）樣品具有幾乎相同的粒度分布，並且（qiě）在休止角和霍（huò）爾流動測試中表現出相似的響應。

然（rán）而，使用 FT4 評估樣品（pǐn）表明樣品之間存在一些與工藝性能相關的差異。在動（dòng）態測試期間（jiān），樣品的（de）比能清楚地區分了金屬粉（fěn）末 C，較高的值表明機械互鎖和顆（kē）粒-顆粒摩擦增加（jiā）。這種對特定間流動的阻（zǔ）力增（zēng）加是低（dī）應力環境中堵塞和其他流動問題的常見原因。

在批量（liàng）測試期間，滲透性測試提供了進一步的區分。與其他樣品相比，金屬粉末 C 在整個粉末（mò）床上產生明（míng）顯更高的壓降，表明金屬粉末 C 的滲透性比粉末 A 和 B 低得多。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（hé）用過的原料之間的工藝相（xiàng）關差（chà）異

第二項研究展示了在重複使（shǐ）用金屬粉末製造組件時（shí），如何使用流變測量來確定 Virgin 和使用過的材（cái）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（bìng）非所有粉末都成（chéng）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和（hé）總體浪費水平（píng）的潛力。然而，重複使用需要仔細（xì）評估通（tōng）過增材製（zhì）造機器改變粉末的程度（dù），以及是否可以在不影響成品質量的情況下進一步加工。

使用 FT4 的動態方法（fǎ）評估了一係列不同的（de）原（yuán）料（liào），這些原（yuán）料包含不同（tóng）比例的新鮮和用過的原料，試圖確定用過的粉末的關鍵特性是否不同於原始材料的關鍵特性，如果是，什麽策略可能會成功使粉（fěn）末恢複到可以重複使用的狀態。

比（bǐ）較原始粉末和使用過的粉末的結果表明，加工顯著增加了粉末的流動能。這表明用過的粉末與原始材（cái）料的行為不同，因此在該過程中可能表現（xiàn）不佳。

從增材製造機器排出的粉末可能（néng）含有較大顆粒形式的熔池飛濺物，或者（zhě）可能發（fā）生（shēng）化學（xué）變化，例如在粉末表麵吸（xī）附汙染物。因此進行實驗以確定篩分（fèn）用過的粉末是否會使（shǐ）它返回到（dào）其流動能可接受的狀態。此處篩分提高了粉末流動性，但（dàn）並未將其（qí）恢複到為原（yuán）始材料測量的原始（shǐ）流動能值。

然後進行進一（yī）步的（de）實驗，以查看是否可以將使用過（guò）的粉末（mò）和原始粉末混合在一起以形成可接受的供後續加工的進（jìn）料。75% 的（de）原粉和 25% 的用過的粉末的（de）比例產生了與新鮮（xiān）粉末最相（xiàng）似的流動性，並且這種混合物也表現出相對較好的（de）性能。在所有混合樣品中，50:50 混合物（wù）的 BFE 最高，這表（biǎo）明流動（dòng）性（xìng）不會隨新鮮粉末的體積而線性變化。

這（zhè）些結果突出了動態測試檢測粉末細微（wēi）變化的能力，這些變化與其在 AM 機器中的性能直接相關。因此（cǐ），動態測試可以支（zhī）持 AM 金屬粉末的成功優化和生命周（zhōu）期管理，這是其他粉末流動測試儀無法做到的（de）。