在金属粉末SLM工艺中，经常通过粉末再利用来提高其经济性，但是随着时间和使用周期的增加，粉末的物理性能会受到影响，从而导致成型零件报废率上升或后处理成本增加，都会抵消回收粉末的经济收益。

粉末特性变化 Powder Property Changes

在SLM增材制造过程中，激光会照射选定区域内的金属粉末，粉末熔化再结合形成致密的零件，其余未经烧结的粉末经历回粉、筛粉后可存储供下次重复利用，但打印过程会对粉末性能造成影响，主要有以下几个方面：

01 粒度分布变窄

SLM打印铺粉过程中，小颗粒粉末会流动填充至大颗粒缝隙中，随着成型的不断进行，小颗粒逐渐被消耗，数量变少；同时，成型过程中的飞溅、黏连、重熔等现象会不断产生大颗粒，导致大颗粒比例增加。例如，经过多次重复使用后，粉末的D10、D50和D90值均有所增加。

02 颗粒形态不规则

随着重复使用的次数增加，颗粒的形态也会发生变化。原始粉末颗粒基本上是光滑的球形，但随着循环的进行，颗粒表面可能出现变形、凹痕，甚至破裂、融合等，导致颗粒形状不规则，不规则颗粒数量的上升会影响粉末的流动性和铺粉质量。

03 化学成分变化

某些金属元素的含量可能随着粉末的重复使用而发生变化。在Ti6Al4V合金粉末中，氧元素含量可能随着重复使用而增加。此外，其他合金元素和污染物的浓度也可能发生微小变化，但通常这些变化在测量误差范围内，对成型零件影响并不十分明显。

零件质量变化 Part Quality Changes

重复使用不仅对粉末原料的特性有所影响，对3D打印成品零件质量也会有所影响，主要体现在致密度、表面粗糙度、力学性能及内部缺陷等方面。

1. 致密度下降

粉末特性的变化（如粒度分布变宽、颗粒形态不规则等）可能影响打印过程中的熔化和凝固行为，成型后零件内部容易出现孔隙等缺陷，从而导致零件致密度下降。

2. 表面粗糙度增加

不规则的颗粒形态和较大的粒度分布可能导致打印层之间的结合不紧密，从而增加表面粗糙度。

3. 力学性能

虽然某些研究表明粉末重复利用后成形件的拉伸性能与原始粉末制件的相差不大，甚至抗拉强度有时呈上升趋势，但疲劳性能等其他力学性能可能受到影响。例如，Ti6Al4V合金成形件的疲劳性能在高循环应力条件下可能表现出变化。

4. 微观结构

粉末重复利用可能影响零件的微观结构。例如，在金字塔试样中，随着制造周期数的增加和粉末用量的增加，零件的晶粒结构可能出现稍宽的分布。此外，α板条厚度和先前的β晶粒宽度等微观结构参数也可能发生变化。

5. 工艺稳定性与可重复性降低

粉末特性变化（如粒度分布、流动性）会导致参数敏感性增加，生产中需要调整打印参数（如激光功率、扫描速度等）以维持质量，但参数调整可能引入新的不确定性，降低工艺可重复性。

6. 质量稳定性降低

不同批次的重复使用粉末可能因历史使用次数不同，导致同一型号零件的质量波动，增加质量控制难度。

粉末寿命评估方法 Powder Life Evaluation Methodology

综上所述，粉末重复利用会对粉末性能产生影响，导致成型后零件的质量也随之波动，因此需要对粉末使用历史（循环次数、处理条件等）建立追溯系统，通过粉末循环使用寿命评估，确保零件质量稳定可追溯。

粉末寿命评估通常需要从多维度指标进行综合判断，通过系统化检测与分析确定其安全使用次数，具体评估方法大致如下：

粉末寿命评估方法表

除测试粉末特性来评估寿命外，还需要对成形件进行质量评估，通常会打印标准试样，然后进行室温及高温拉伸实验、疲劳测试等，评估成形件的力学性能。若抗拉强度、屈服强度、延伸率等指标下降，或出现孔洞、裂纹等缺陷，则表明粉末寿命可能接近极限。

成型件的质量评估还需结合力学性能、微观结构、致密度、尺寸精度及表面质量等多维度指标，通过系统化实验和数据分析确定粉末的安全使用次数，在实景应用中，建议建立粉末寿命数据库，结合具体应用场景制定个性化评估标准。

华工激光增材制造解决方案 HGlaser Solutions

聚焦SLM技术大规模量产行业痛点，华工激光结合3C行业特点和增材设备现状，根据不同产能需要，定制开发3C行业批量化金属件SLM增材制造领域解决方案，重新定义3C金属零件精密制造，为客户提供高效、精密、可靠的金属增材制造解决方案，助力智能制造转型升级。

SLM精密金属3D打印智能装备

LSP150A

聚焦小尺寸、高精度金属零部件制造领域打造，适配不锈钢、钛合金、铝合金等金属粉末原料，实现复杂几何形状的精密成型，满足多样化应用需求，为小批量、高复杂度金属件的工业化生产提质扩容。

成型质量高：

500℃整体缸体预热工艺，改善液态金属流动性，降低收缩效应，提升冶金结合质量；

微米级加工：

40μm超细聚焦光斑技术，实现高精度成型与表面粗糙度优化；

自研可控：

自主研发控制系统，保障设备全流程稳定运行，支持复杂工艺参数灵活配置；

智能监测：

集成粉床监控模块，实时追踪成型质量，异常状态及时预警。

LSP260E

专为3C行业批量化金属件SLM增材制造打造，支持不锈钢、钛合金、铝合金等多种金属粉末原料，实现复杂几何形状的精密成型，满足多样化应用需求，广泛应用于3C电子、航空航天、医疗植入、模具制造等领域。

安全环保：

粉末封闭管理，集中送粉，避免爆燃

高效生产：

4激光并行扫描结合运动机构高效协同控制技术，边铺边打，效率飞升；

稳定可靠：

自研HGTECH激光器，功率稳定性好，光电转化效率高；

占地较小：

成型尺寸260mm整机尺寸1700mm。

LSP400M

专为3C行业批量化金属件SLM增材制造打造，成型尺寸更大、效率更高，支持不锈钢、钛合金、铝合金等多种金属粉末原料，实现复杂几何形状的精密成型，满足多样化应用需求，广泛应用于3C电子、航空航天、医疗植入、模具制造等领域。

性能升级：

4激光头并行加工，成型尺寸更大，效率提升50%，适应规模化批量制造；

高效生产：

双向可变速铺粉系统，减少刮刀回程时间浪费，提升激光扫描效率；

稳定运行：

自研软件，全流程控制，实时监测设备状态，支持长时间连续稳定打印；

良率稳定：

配置粉床监控智能模块，实时识别缺陷，异常提前预警，显著提高成型良率。

关于华工激光

华工激光是中国激光工业化应用的开创者、引领者，全球激光加工解决方案权威提供商。我们全面布局激光智能装备、量测与自动化产线、智慧工厂建设，为智能制造提供整体解决方案。

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