3D打印（增材制造）按照输送粉末方式的不同可分为铺粉型和送粉型。

铺粉指把金属粉末铺到基板上，形成一个薄层，然后通过激光熔化薄层上的特定区域进而熔结在一起。

由于单边送粉方式的起始位置堆积的打印粉末比较厚，打印粉末受到铺粉辊或者刮刀的推力作用向前铺开，在铺平过程中铺粉辊或者刮刀下方的打印粉末逐步变薄，打印粉末接受到的压力不同导致分布状况不同，整个打印区域的打印粉末存在分布不均，甚至留有空隙，导致初步固化的打印件的受力强度不均，取放时容易崩塌产生废品。

EDEM离散元仿真模拟增材制造铺粉工艺过程

大规模的粉末流动难以用精准的连续性方程求解，离散元DEM法通过模拟感兴趣的系统中的每一个固体颗粒的运动，来模拟整个颗粒物料的流动行为。

EDEM离散元求解法的主要优势在粒子尺度上获取信息，通过模拟仿真不同粉末颗粒特性、不同铺粉工艺、不同铺粉设备下的铺粉过程，不仅能够深入了解粉末材料与粉末材料、铺粉设备与粉末材料的相互作用情况，还能够预测粉末铺设均匀性和粉床压实度，并导出粉床微观结构模型，用于后续熔融分析。

研究影响铺粉质量的因素

铺粉质量包括铺粉均匀度和粉床密实度。

影响铺粉质量的因素包括：1. 粉末材料参数：粉末粒度、硬度、刚度，弹性模量等；2. 铺粉工艺参数：粉末堆积高度，刮刀移动速度，辊轮转速，振动频率等；3. 设备结构参数：铺粉辊直径等。

例如，粉床密实特性随铺粉辊筒直径的增大而增大；铺粉辊筒竖直方向振动的施加有利于提高成形区粉床的密实性；铺粉高度过高，会导致材料浪费，降低打印效率。

因此，要结合粉末的性质和工艺参数对铺粉过程进行调节，以确保打印出来的零件质量合格。

• 研究不同粉末颗粒特性对铺粉质量的影响

铺粉过程作为中间工序，对成形件的质量具有重要的影响。在铺粉工艺阶段，铺覆出平整均匀和高密度的粉末层是烧结出合格零件的前提条件之一。铺粉质量跟粉体流动特性相关，粉体流动性越好，其铺展特性越好。

EDEM软件中的粉末材料数据库包含9个示例材料模型，主要侧重于小颗粒尺寸。基于安息角等物料标定试验，表征自由流动、均匀流动和流动性差等不同的粉末材料。

• 研究不同铺粉方式对铺粉质量的影响

选择合适的铺粉方式能够增加粉床密实度，有效提高打印效率和打印质量。

平动速度太大会导致铺粉时间过短，从而使得零件表面不光滑，甚至出现空洞；平动速度太小会导致铺粉时间过长，从而使得零件变形或损坏。

在一定辊轮直径下，使辊轮平动速度与刮刀速度相同，改变辊轮转速，研究不同铺粉方式下对粉床压实度的影响。

在EDEM中能够通过计算颗粒间的压缩力，评估粉床密实度。

EDEM与Inspire Print3D联合仿真分析成形件质量

将在EDEM中生成的粉床模型导出，利用Inspire Print3D软件能够模拟粉末床熔融（SLM）工艺的打印，冷却，切割和回弹过程。

在机械制造中，各种工艺过程往往都会产生残余应力。其中，在3D打印（增材制造）铺粉工艺过程中残余应力的产生主要是由于不均匀的温度变化。

通过Inspire Print3D工艺模拟仿真得到一个精确的预期数据，从而准确掌握零件开裂的规律，通过采取热处理等方法来消除内应力，有效预防零件开裂等问题的发生。

联合EDEM离散元技术和Inspire Print3D，深入了解3D打印技术（增材制造）的原理和过程，并能在此基础上改善产品的质量和竞争力，从而有效提高产品的生产效率，并使客户享受到更多的价值。