球形粉末管理对增材制造技术的发展起着至关重要作用

球形粉末作为增材制造用关键原材料，粉末管理对增材制造技术的发展起着至关重要作用，任何一个环节出现的质量问题都会在最终的合批过程中被放大。

增材制造用球形粉末关注的粉末性能主要有化学成分、夹杂、粒度、流动性、形貌、松装密度，以上六个大项组成了粉末产品的基本性能，将直接影响产品的使用。针对以上六个指标，金属粉末的管理应考虑以下几个方面。

一、金属原材料

金属原材料是否存在夹杂、表面是否洁净、成分是否均匀稳定等，将直接影响金属粉末产品夹杂和化学成分的质量。因此，需要对原材料进行严格的把控，首先要对供应商进行严格的筛选与考核，以保证供货质量的稳定；其次要建立严格的原材料内控标准，增加制粉过程中的检验频率和检验种类。

对于资金实力雄厚的公司，可采用一次性大批量购入原材料的采购方式，最大程度的降低金属原材料的质量波动。

二、粉末转运

目前国内制粉的工艺流程自动化程度较低，制粉、筛分等各个环节之间还是处于分离状态，需要进行粉末转运。转运过程中很可能带入环境杂质，同时在大的时间跨度上，转运一定会造成不同批次甚至不同牌号的粉末混淆，最终影响到产品。

目前可靠的方式是按照6S管理标准设计转运的操作流程和管理流程。江苏威拉里新材料科技有限公司制定的《彩虹管理制度》就是根据粉末特点量身制定的，根据不同产品、不同工艺的粉末，设计不同特点转运装置和包装材料，增加操作工的犯错成本，能够达到“最便捷就是最正确”的实际效果，最大程度的防止质量事故的发生。

图1：彩虹管理图

三、粉末储存

存储环境尤其是温湿度对粉末氧氮化学成分、流动性有较大的影响。对于已经包装好的产品，常规的储存环境就能过满足要求，但对于铁基、钴基等开放式筛分的粉末，在筛分过程中就需要严格控制环境的温度、湿度等参数，尤其是在过高的湿度下，粉末发生团聚的可能性大幅增加，导致必须频繁调整筛分工艺参数才能使筛出的粉末稳定可控。对于铝合金粉末，过高的湿度还会导致其爆炸风险大幅提高。

四、粉末安全

粉末生产、储运和使用全环节都有潜在的重大安全风险，近些国内外多起金属粉末爆炸事件频繁发生。

在制定粉末工艺时，需要深入分析各种粉末的爆炸三要素，尽可能从原理上阻止爆炸发生，做到本质安全，并且对于如何处理爆炸事故有清醒的认知。突发情况的应急处理，也应有完整可靠的应急预案，并在日常生产过程中定期演练。2021年南京航空航天大学粉末爆炸事故和2022年中南大学粉末爆炸事故，都是相关责任人员对粉末的特点和处理方式没有清醒的认知造成的。

金属增材制造的发展极大推动了智能制造产业的发展，提供了一种不同于铸造、锻压和焊接的加工方式，颠覆了传统减材和等材的加工原理，让设计更自由，让成型更简单。但是巧妇难为无米之炊，球形粉末原材的品质直接影响打印过程的稳定和打印件的质量，金属增材制造的发展很大程度上受限于球形粉末的质量，这已经成为行业共识。近年来，国内球形粉末行业已有赶超进口的趋势，在部分产品上已经取得优势，但是还有很多发展的机会，仍需金属增材制造行业凝聚共识，和而共生，共同推进行业健康发展。