金属3Dプリントパウダーを作るにはいくつかの方法がある：
1.機械的粉砕
固体金属機械粉砕法は独立した粉体製造法であり、いくつかの粉体製造法の補完プロセスとして使用することができます。破砕、粉砕、研削の役割に頼って、金属、合金、化合物の大部分を粉砕して粉末にする。最終的な粉砕の程度は粗粉砕と微粉砕に分けられる。
粉末のサイズをさらに小さくしたり大きくしたりするために、粉末の合金化は機械的粉砕を選択することができる。
適用材料Fe、Al、純Ti粉末およびFe基合金
2.霧化法
アトマイズは、液体金属や合金を直接微細な液滴に分解し、素早く凝固させて粉末を形成するプロセスです。高速の空気または水流が、破砕された金属液体流の駆動力であり冷却剤でもあります。液体を形成できる材料であれば、基本的に霧化することができる。
低融点金属粉の場合、造粒工程は、溶融金属を小さな穴やスクリーンを通して自動的に空気中や水中に入れ、凝縮させて金属粉を得ることであり、この方法で粉の粒度を粗くする。
微粉末を調製するもう一つの方法：水アトマイズまたはガスアトマイズ法；遠心アトマイズ法；超音速パルス不活性ガスアトマイズ法。チタン合金粉末を例にとると、チタン合金粉末は溶融され、高純度アルゴンガス気流により微粒化され、不活性気流により重力の作用で落下し、その冷却により微粒子が固化して粉末となる。
現在では、真空アトマイズ法や不活性ガスアトマイズ法（特に活性金属粉末の調製に適している）の応用が多くなっている。
適用材料Fe、Cu、耐火物、ステンレス鋼、Ti合金など。
3.削減方法
還元とは、金属酸化物や塩を還元剤で還元して金属粉末を製造する方法で、還元剤は固体、気体、液体のいずれでもよい。炭素還元法、ガス還元法、水素還元法、金属熱還元法を含む。
適した材料レアメタルの代表であるFe、W、Ta、Zrおよび耐火性金属粉末
4.化学気相成長法（CVD）
気相還元剤を用いた金属気相凝縮法による化学蒸着。これらの材料は融点が低く、揮発性が高いという特徴がある。
5.電解法
特定の条件下で電解セルの陰極から粉末を析出させる方法。電解法は還元法に次いで使用頻度が高い。製造コストは高いが、調製純度も高く、金属粉末の精製効果も同様である。
原理化学的電気分解
適用材料Fe、Cu、Ni、Tiなどの金属粉末、金属間化合物。
6.Rotating Electrode Com-minuting Process
現在、最も生産規模が大きく、最も代表的な高温合金粉末の作製法であるプラズマ回転電極粉末作製法（すなわちPREP法）は、形状が良く（丸い球状）、多孔質の粉末が少なく、酸素含有量が少ない粉末を作製する。この方法はコストが高く、一般に航空宇宙分野や生物医学分野に適している。
原理：プラズマガンは密閉された霧化室内でプラズマ流を発生させ、高速回転する合金棒材モータの端部を溶融し、フライショットの初期段階で遠心力の作用により液体金属を非常に小さな液滴に霧化し、不活性ガス中で冷却する。
適用材料Ni基およびその他の耐火金属、Tiおよびその他の活性金属。
7.Sるいせんか 方法
スフェロイド化法には主に以下のものがある：RFプラズマ球状化法、レーザープラズマ球状化法、その他の熱源による球状化法
原理：プラズマ球状化を例にとると、不活性ガスと混合された不定形のチタン粉末粒子をプラズマトーチに加え、プラズマトーチで急速に加熱溶融し、溶融粒子は表面張力の作用で真球度の高い液滴を形成し、短時間の急冷で球状粉末を得る。
適用材料：主に不規則な金属粉末の二次加工に使用される。
Frequently Asked Questions (FAQ)
1) Which powder-making method yields the most spherical particles for LPBF?
- PREP (plasma rotating electrode) and gas atomization (VIGA/EIGA) typically deliver highly spherical powders with low satellite content, ideal for powder bed fusion.
2) When should I choose water atomization over gas atomization?
- Water atomization is cost-effective for steels and produces finer powders, but with higher oxygen and irregular shapes. Choose GA for reactive alloys (Ti, Ni superalloys) and AM applications needing high flowability and low O/N.
3) Can mechanical pulverization produce AM-grade powders?
- Rarely. It’s useful for coarse or irregular feedstock and for secondary size adjustment, but usually requires downstream spheroidization (e.g., RF plasma) to reach AM-grade flow and morphology.
4) How do I minimize oxygen pickup during powder making and handling?
- Use inert atmospheres (argon), vacuum melting/atomization (VPA/VIGA/EIGA), dry rooms (<10% RH), sealed containers, and closed-loop powder handling per ISO/ASTM 52907 practices.
5) What QC tests are essential before qualifying a batch for AM?
- Particle size distribution (laser diffraction), morphology (SEM), flowability (Hall/Carney), apparent/tap density (ASTM B212/B703), chemistry O/N/H (ASTM E1019), and contamination/inclusions checks. Optional: CT of built coupons and microstructure.
2025 Industry Trends for the Best Methods of Metal 3D Printing Powder Making
- Hybrid routes: Water-atomized steels upgraded via RF plasma spheroidization to AM-grade flow at lower total cost.
- Clean melt expansion: EIGA/VPA capacity grows for Ti and Ni alloys, lowering oxygen baselines and stabilizing supply.
- Inline QA: Real-time optical/AI inspection at cyclones to control satellites and hollow particles; digital material passports standardize traceability.
- Sustainability: Argon recovery and powder circularity (reconditioning + reuse) reduce gas consumption 25–40% and extend reuse cycles to 8–12.
- Application-driven PSD: Narrow PSD tailoring for Binder Jetting sintering windows and DED deposition stability.
2025 Powder-Making KPI Snapshot
| メートル | 2023 Baseline | 2025 Status | Notes/Source |
|---|---|---|---|
| AM-grade O content (Ti-6Al-4V, wt%) | 0.07–0.12 | 0.05–0.10 | Improved VPA/EIGA and inert loops; ISO/ASTM 52907 |
| Sphericity (aspect ratio) GA/PREP | 0.92–0.96 | 0.94–0.98 | Better atomizer nozzles, plasma tuning; OEM datasheets |
| Hall flow (s/50 g, GA steels/Ni) | 16–22 | 15–19 | Satellite reduction via AI process control; ASTM B213 |
| Reuse cycles (AM, pre-blend) | 3–6 | 6–10 | Closed-loop handling; ASTM AM CoE |
| Argon use per kg powder (GA) | - | −25–40% | Argon reclamation; plant case studies |
| Share of hybrid WA+plasma for AM steels | low | rising | Cost/flow trade-off; industry reports |
Key references:
- ISO/ASTM 52907:2023 (metal powder characterization) https://www.iso.org/standard/78974.html
- ASTM B212/B213/B703, ASTM E1019 (density, flow, O/N/H) https://www.astm.org/
- NIST AM-Bench datasets https://www.nist.gov/ambench
- Wohlers Report 2025 market insights https://wohlersassociates.com/
Latest Research Cases
Case Study 1: RF Plasma Spheroidization Upgrades Water-Atomized 17-4PH for Binder Jetting (2025)
Background: A Tier-1 automotive supplier needed AM-grade flow without full GA costs for high-volume Binder Jetting.
Solution: Applied RF plasma spheroidization to WA 17-4PH, tightened PSD via classification, and optimized debind/sinter windows.
Results: Hausner ratio improved from 1.38→1.27; Hall flow from no-flow to 17.2 s/50 g; dimensional shrink variation cut by 35%; tensile properties met ASTM A564 equivalents after aging; per-kg powder cost 12–18% below GA alternative.
Case Study 2: EIGA Ti-6Al-4V Powder Reduces Oxygen Variability in Multi-Laser LPBF (2024)
Background: Aerospace producer saw fatigue scatter linked to oxygen drift in GA Ti powders across reuse cycles.
Solution: Switched to EIGA feedstock (PSD 20–45 μm), implemented closed-loop inert handling and AI melt pool monitoring; standardized HIP.
Results: O stabilized at 0.06–0.08 wt% across 8 reuse cycles; CT-detected lack-of-fusion rate reduced by 40%; HCF median life +22%; first-pass yield +16%.
Expert Opinions
- Dr. John Slotwinski, Materials Research Engineer, NIST
Key viewpoint: “For AM, the powder-making route is only half the story—consistent characterization (PSD, flow, O/N/H) per ISO/ASTM 52907 determines lot-to-lot reliability.” Source: NIST AM workshops https://www.nist.gov/ - Prof. Ian Gibson, Professor of Additive Manufacturing, University of Twente
Key viewpoint: “PREP and EIGA remain the gold standard for reactive alloys, but hybrid WA + plasma routes are closing the gap for steels where cost and throughput matter.” Source: AM conference proceedings https://www.utwente.nl/ - Dr. Anushree Chatterjee, Director, ASTM International AM Center of Excellence
Key viewpoint: “Digital material passports tied to standardized test data are accelerating powder qualification across platforms in 2025.” Source: ASTM AM CoE https://amcoe.astm.org/
Practical Tools/Resources
- ISO/ASTM 52907 (powder characterization)
https://www.iso.org/standard/78974.html - ASTM B212/B213/B703, E1019 (density, flow, tap density, O/N/H)
https://www.astm.org/ - NIST AM-Bench datasets and validation problems
https://www.nist.gov/ambench - Senvol Database: Compare machines/materials for AM powder routes
https://senvol.com/database - HSE ATEX/DSEAR: Powder handling and explosion safety
https://www.hse.gov.uk/fireandexplosion/atex.htm - Open-source/engineering tools: Thermo-Calc (CALPHAD), pySLM (scan path optimization), AdditiveFOAM (thermal/porosity simulation), ImageJ (particle morphology analysis)
Last updated: 2025-08-27
Changelog: Added 5 FAQs, 2025 trends with KPI table and sources, two recent case studies, expert viewpoints, and a curated tools/resources list aligned to ISO/ASTM best practices.
Next review date & triggers: 2026-03-31 or earlier if ISO/ASTM standards update, major atomizer capacity changes, or new safety directives affecting powder handling.
