تعتمد جودة الأجزاء المعدنية المطبوعة ثلاثية الأبعاد على المسحوق

كمواد خام، تُحدد جودة مسحوق المعدن جودة المنتج النهائي إلى حد كبير. وبشكل عام، تُعدّ نظافة المسحوق وشكله وتوزيع حجم جسيماته من العوامل الرئيسية التي تُعيق أداء تشكيل القطع.

يؤثر شكل المسحوق بشكل مباشر على الكثافة الظاهرية والسيولة، مما يؤثر بدوره على عملية تغذية المسحوق ونشره والأداء النهائي للقطع. في التصنيع الإضافي بدمج طبقة المسحوق، تُوزّع آلية نشر المسحوق جسيمات المسحوق بالتساوي في منطقة التشكيل، وتُعدّ السيولة الجيدة مفتاح الحصول على طبقة مسحوق متجانسة ومسطحة. تتميز المساحيق الكروية وشبه الكروية بسيولة جيدة وكثافة ظاهرية عالية وبنية موحدة، وهي مساحيق المواد الخام المُفضّلة للتصنيع الإضافي بدمج طبقة المسحوق.

ومع ذلك، في حال وجود مسحوق مجوف ومسحوق تابع في المساحيق الكروية وشبه الكروية، سينخفض الأداء النهائي للقطع. يشكل المسحوق المجوف نسبة أعلى في المساحيق التي يزيد حجم جسيماتها عن 70 ميكرومتر، مما يُسبب عيوبًا مثل المسام في الأجزاء المُشكّلة والتي يصعب إزالتها؛ كما يُقلل المسحوق المُضاف من سيولة المسحوق ويُعيق تراكمه المُنتظم أثناء نشر طبقات المسحوق المُستمرة، مما يُسبب عيوبًا في الأجزاء. لذلك، ينبغي أن تُقلل مساحيق المعادن المُستخدمة في التصنيع الإضافي المُدمج لطبقة المسحوق من نسبة المسحوق المجوف والمسحوق المُضاف في المواد الخام المسحوقية.

يُستخدم توزيع حجم جسيمات المسحوق لتوصيف تركيب وتغيرات الجسيمات ذات الأحجام المُختلفة في نظام جسيمات المسحوق، وهو مُعامل مُهم يُستخدم لوصف خصائص جسيمات المسحوق.

يؤثر حجم جسيمات المسحوق بشكل مُباشر على جودة نشر المسحوق، وسرعة التشكيل، ودقة التشكيل، والاتساق التنظيمي لعملية التصنيع الإضافي. يختلف حجم جسيمات المسحوق المُختار باختلاف العمليات. بشكل عام، تختار تقنية الصهر الانتقائي بالليزر (SLM) مساحيقًا يتراوح حجم جسيماتها بين 15 و45 ميكرومتر، بينما تختار تقنية الصهر الانتقائي بشعاع الإلكترون (SEBM) مساحيقًا يتراوح حجم جسيماتها بين 45 و106 ميكرومتر.

من منظور الديناميكا الحرارية والحركية، كلما صغر حجم جسيمات المسحوق، زادت مساحة سطحها النوعية وزادت قوة التلبيد، أي أن جسيمات المسحوق الصغيرة تُسهّل تشكيل القطع. مع ذلك، فإن استخدام مساحيق ذات جسيمات دقيقة جدًا يُقلل من سيولتها وكثافتها الرخوة وموصليتها الكهربائية، كما يُضعف قابليتها للتشكيل، ويُصبح التكور أكثر عرضة للظهور أثناء عملية الطباعة. كما أن حجم جسيمات المسحوق الخشن جدًا يُقلل من نشاط التلبيد، وتجانس توزيعه، ودقة تشكيله.

لذلك، ووفقًا لمتطلبات أداء الأجزاء النهائية، يتم مطابقة المساحيق الخشنة والناعمة بشكل صحيح لتحسين الكثافة الظاهرية وسيولة المساحيق، مما يُسهّل التصنيع الإضافي لدمج فراش المسحوق. ويعتقد الباحثون أنه في ظل النطاق العام لحجم الجسيمات لعملية التصنيع الإضافي لدمج فراش المسحوق بالليزر، فإن استخدام توزيع أوسع لحجم الجسيمات يمكن أن يزيد من ملء الجسيمات الصغيرة في الفجوات بين الجسيمات الكبيرة، ويحسن كثافة فراش المسحوق أثناء عملية وضع المسحوق.

من واقع البحث الحالي حول تأثير التغيرات في خصائص المسحوق على جودة التشكيل، تؤثر التغيرات في حجم المسحوق وشكله وحالة سطحه على انتشار المسحوق وجودة تشكيله. من حيث كثافة التشكيل، يمكن أن يؤدي التوزيع المعقول لحجم الجسيمات، وزيادة الكروية، وانخفاض التماسك بين الجسيمات إلى تحسين الكثافة السائبة وجودة انتشار المسحوق، وتقليل عدد المسام والعيوب غير المندمجة في عينة التشكيل، وتحسين كثافة التشكيل.