Existem vários métodos para fazer pó de metal para impressão 3D:
1. Pulverização mecânica
O método de britagem mecânica de metal sólido é um método de fabricação de pó independente e pode ser usado como um processo complementar a alguns métodos de fabricação de pó. Baseando-se no papel de triturar, esmagar e moer, a maior parte do metal, liga ou composto transformado em pó. O grau final de britagem pode ser dividido em duas categorias: britagem grosseira e britagem fina.
Para reduzir ou aumentar ainda mais o tamanho do pó, a liga do pó pode selecionar moagem mecânica
Materiais aplicáveis: Fe, Al, pó de Ti puro e ligas à base de Fe
2. Método de Atomização
A atomização é um processo no qual metais líquidos e ligas são quebrados diretamente em gotículas finas que se solidificam rapidamente para formar um pó. Um fluxo de ar ou água em alta velocidade é tanto a força motriz quanto o refrigerante para o fluxo de metal líquido quebrado. Qualquer material que possa formar um líquido pode ser essencialmente atomizado.
Para pó de metal de baixo ponto de fusão, o processo de granulação é deixar o metal fundido através de um pequeno orifício ou tela automaticamente no ar ou água, condensando para obter pó de metal, este método de tornar o tamanho de partícula de pó grosso;
Outro método de preparação de pó fino: atomização de água ou método de atomização de gás; método de atomização centrífuga; e método de atomização de gás inerte por pulso supersônico. Tome o pó de liga de titânio como exemplo, o pó de liga de titânio é derretido e atomizado em gotículas finas por fluxo de ar de gás argônio de alta pureza, que cai sob a ação da gravidade através do fluxo de ar inerte e o processo de solidificação das partículas finas em pó sob seu resfriamento.
Atualmente, existem mais aplicações do método de atomização a vácuo e método de atomização de gás inerte (especialmente adequado para a preparação de pó de metal ativo).
Materiais aplicáveis: Fe, Cu, metais refratários, aço inoxidável, liga de Ti, etc.
3. Método de redução
A redução é um método para produzir pó de metal reduzindo óxidos e sais de metal com um agente de redução, onde o agente de redução pode estar na forma sólida, gasosa ou líquida. Incluindo método de redução de carbono, método de redução de gás, método de redução de hidrogênio, redução térmica de metal, o
Materiais adequados: Fe, W, Ta, Zr como representantes de metais raros e pós de metais refratários
4.Deposição química de vapor (CVD)
Deposição de vapor químico usando condensação de vapor de metal com um redutor de fase de vapor. Esses materiais são caracterizados por um baixo ponto de fusão e alta volatilidade.
5. Método eletrolítico
Método para depositar pó do cátodo de uma célula eletrolítica sob certas condições. O método de eletrólise perde apenas para o método de redução em termos de frequência de uso. Embora o custo de fabricação seja alto, a pureza da preparação também é alta e tem um efeito de purificação semelhante no pó metálico.
Princípio: Eletrólise Química
Materiais aplicáveis: Fe, Cu, Ni, Ti e outros pós metálicos e compostos intermetálicos.
6.Rotating Electrode Com-minuting Process
Atualmente a maior escala de produção e o método de preparação de pó de liga de alta temperatura mais representativo: método de fabricação de pó de eletrodo giratório de plasma (ou seja, método PREP), que prepara pó com boa forma (redondo esférico), pó menos poroso e baixo teor de oxigênio. Este método é mais caro e geralmente adequado para os campos aeroespacial e biomédico.
Princípio: A pistola de plasma é usada para gerar fluxo de plasma na câmara de atomização selada para derreter a extremidade do motor de material de barra de liga rotativa de alta velocidade, e o metal líquido é atomizado em gotículas muito pequenas sob a ação da força centrífuga no início estágio da mosca e resfriado no gás inerte.
Materiais aplicáveis: à base de Ni e outros metais refratários, Ti e outros metais ativos.
7.Sferoidização Método
O método de esferoidização tem principalmente: esferoidização de plasma RF, esferoidização de plasma a laser e outras fontes de calor de esferoidização
Princípio: Tome a esferoidização de plasma como exemplo: partículas de pó de titânio de formato irregular misturadas com gás inerte são adicionadas à tocha de plasma, que é rapidamente aquecida e derretida pela tocha de plasma, e as partículas fundidas formam gotículas com alta esfericidade sob a ação da superfície tensão e pó esférico é obtido por resfriamento rápido em um tempo muito curto.
Materiais aplicáveis: usados principalmente para o processamento secundário de pó de metal irregular.
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
| Métrico | 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.
