Kualitas komponen logam hasil cetakan 3D tergantung pada bubuknya

Sebagai bahan baku, kualitas serbuk logam sangat menentukan kualitas produk akhir. Secara umum, kebersihan, morfologi, dan distribusi ukuran partikel serbuk merupakan faktor kunci yang membatasi kinerja pembentukan komponen.

Morfologi serbuk secara langsung memengaruhi densitas curah dan fluiditas, yang selanjutnya memengaruhi proses pengumpanan dan penyebaran serbuk serta kinerja akhir komponen. Dalam manufaktur aditif fusi lapisan serbuk, mekanisme penyebaran serbuk menyebarkan partikel serbuk secara merata di area pembentukan, dan fluiditas yang baik merupakan kunci untuk mendapatkan lapisan serbuk yang seragam dan rata. Serbuk bulat dan hampir bulat memiliki fluiditas yang baik, densitas curah tinggi, kepadatan tinggi, dan struktur seragam, sehingga merupakan serbuk bahan baku yang disukai untuk manufaktur aditif fusi lapisan serbuk.

Namun, jika terdapat serbuk berongga dan serbuk satelit dalam bentuk serbuk bulat dan hampir bulat, kinerja akhir komponen akan berkurang. Serbuk berongga memiliki proporsi yang lebih tinggi dalam serbuk dengan ukuran partikel lebih besar dari 70µm, yang akan menyebabkan cacat seperti pori-pori pada komponen yang dibentuk yang sulit dihilangkan; Serbuk satelit akan mengurangi fluiditas serbuk dan menghambat akumulasi serbuk yang seragam selama penyebaran lapisan serbuk kontinu, sehingga menyebabkan cacat komponen. Oleh karena itu, serbuk logam untuk manufaktur aditif fusi serbuk harus meminimalkan proporsi serbuk berongga dan serbuk satelit dalam bahan baku serbuk.

Distribusi ukuran partikel serbuk digunakan untuk mengkarakterisasi komposisi dan perubahan partikel dengan ukuran partikel yang berbeda dalam sistem partikel serbuk, dan merupakan parameter penting yang digunakan untuk menggambarkan karakteristik partikel serbuk.

Ukuran partikel serbuk secara langsung memengaruhi kualitas penyebaran serbuk, kecepatan pembentukan, akurasi pembentukan, dan keseragaman organisasi proses manufaktur aditif. Untuk proses yang berbeda, ukuran partikel serbuk yang dipilih berbeda. Secara umum, teknologi peleburan selektif laser (SLM) memilih serbuk dengan ukuran partikel 15~45µm, dan teknologi peleburan selektif berkas elektron (SEBM) memilih serbuk dengan ukuran partikel 45~106µm.

Dari perspektif termodinamika dan kinetika, semakin kecil partikel serbuk, semakin besar luas permukaan spesifiknya dan semakin besar pula gaya dorong sintering. Artinya, partikel serbuk yang kecil akan mendukung pembentukan komponen. Namun, serbuk dengan partikel yang terlalu halus akan menyebabkan penurunan fluiditas, densitas yang longgar, dan konduktivitas listrik serbuk. Kemampuan bentuk serbuk akan menurun, dan sferoidisasi rentan terjadi selama proses pencetakan. Ukuran partikel serbuk yang terlalu kasar akan mengurangi aktivitas sintering serbuk, keseragaman penyebaran serbuk, dan akurasi pembentukan.

Oleh karena itu, sesuai dengan persyaratan kinerja komponen akhir, serbuk kasar dan halus dicocokkan dengan tepat untuk meningkatkan densitas curah dan fluiditas serbuk, yang mendukung manufaktur aditif fusi lapisan serbuk. Para peneliti percaya bahwa dalam rentang ukuran partikel umum dari proses manufaktur aditif fusi lapisan serbuk laser, penggunaan distribusi ukuran partikel yang lebih luas dapat meningkatkan pengisian partikel berukuran kecil ke dalam celah di antara partikel berukuran besar dan meningkatkan densitas lapisan serbuk selama proses peletakan serbuk.

Berdasarkan status penelitian terkini tentang pengaruh perubahan karakteristik serbuk terhadap kualitas pembentukan, perubahan ukuran serbuk, morfologi, dan kondisi permukaan memengaruhi penyebaran serbuk dan kualitas pembentukannya. Dalam hal densitas pembentukan, distribusi ukuran partikel yang wajar, kesferisan yang lebih tinggi, dan kohesi antar partikel yang berkurang dapat meningkatkan densitas lepas dan kualitas penyebaran serbuk, yang selanjutnya mengurangi jumlah pori dan cacat yang tidak menyatu pada spesimen pembentukan, serta meningkatkan densitas pembentukan.