材料特性与工艺参数对增材制造铺粉过程的影响

激光粉末床熔融（LPBF）是一种增材制造（AM）技术。为获得高产品质量，粉末最好以均匀、致密的薄层铺展。LPBF 制造者面临的挑战是开发一种铺展工艺，能对所用多种铺展性差异显著的粉末生产出一致的层质量。因此，我们研究材料特性、工艺参数及铺展工具类型对层质量的影响。采用离散颗粒法模拟铺展过程并定义评价指标以评估粉末层特征。我们发现颗粒形状与表面粗糙度（就滚动阻力与颗粒间滑动摩擦而言）以及颗粒内聚力均对粉末层质量有主要（有时令人惊讶的）影响：形状更不规则、表面更粗糙和/或界面内聚力更高的颗粒通常（但并非总是）导致更差的铺展性。我们的发现说明材料特性与工艺参数之间存在权衡。提高铺展速度会降低非内聚与弱内聚粉末的层质量，却改善强内聚粉末的层质量。使用逆时针旋转辊作为铺展工具相较于刮刀铺展可改善粉末层质量。最后，针对两种几何构型，报告了均匀性质量判据与质量分数之间的唯一关联，并将部分发现与铺展过程中的尺寸偏析相联系。