SpreadStation 粉末分析仪

SpreadStation 粉末分析仪通过实际铺展粉末层并分析该层的特性，来测量粉末的铺展性。

粉末被装入一个铺展装置中，该装置包含一个加料器和一个铺展板。铺展装置放置在构建平台上，底部有一个可调节的间隙，用于控制粉末层的厚度。构建平台旋转，使铺展装置与构建平台之间产生线性运动，从而将粉末在构建平台上铺展成一层。

铺展完成后，系统会采集所形成粉末层的图像，并使用激光距离传感器测量该层的厚度。随后，刮刀将粉末层从构建平台上刮除，并进行称重。

SpreadStation 最多可配置四个铺展器，构建平台既可采用实心板，也可使用粉末床。铺展速度可编程调节，范围 1–300 mm/s；铺展层厚可在 20 µm 至 2 mm 之间设定。此外，构建区域还可加热至最高 250°C。

合金良好铺展与不良铺展的对比图像

good spreading                              poor spreading

SpreadStation 最多可配备四组粉末铺展装置。每组铺展装置均配有一个粉末加料系统和一个粉末铺展板。加料器和铺展板可快速更换，以便研究不同的打印机参数，并模拟不同打印机的供粉和铺展系统。在样品之间，铺展装置可从 SpreadStation 上拆卸下来进行清洁，整个过程约需 30 秒。

角度加料器

角度加料器可调节样品粉末的加料角度，以及加料器底部的间隙。

直通式加料器

直通式加料器可调节样品粉末的加料宽度和加料间隙。

压力加料器

压力加料器可调节样品粉末顶部的压力，以及加料宽度和加料间隙。

加料器将样品粉末输送至铺展装置的铺展区域。加料器无需工具即可拆卸，便于清洁和快速更换。粉末流经至铺展区域所需的间隙，在所有加料器上均可调节。加料器出口的高度也可进行调节。粉末铺展板决定了粉末在铺展时粉层是如何形成的。铺展间隙（即刮平高度）在将铺展板安装至铺展装置时进行设定。

SpreadStation 所铺展的粉层通过三套独立的测量系统进行分析，并生成三组独立的数据。测量系统分别为：1）称重系统；2）激光三角测距系统；3）成像系统。

称重系统

称重系统测量 SpreadStation 在一定时间内铺展的粉末质量。该系统采用称重传感器（Load Cell）测量粉末质量，并使用24位模数转换器将传感器读数数字化。

称重系统数据指标：

• 铺展效率：铺展密度与材料密度的比值。铺展效率为100%表示铺展层等同于实心材料层，铺展效率为0%则表示层中无粉末。

• 铺展密度：粉末层的密度，单位为 g/cm³。

• 铺展速率：单位时间内从铺展器流出的粉末质量，单位为 g/cm（注：此处原文单位为 g/cm，含义为单位铺展长度上的粉末质量）。

• 铺展均匀性：从测试开始到结束，层密度的均匀程度，单位为 %。

激光三角测量系统

激光三角测量系统测量 SpreadStation 所铺展粉末层的厚度。

激光三角测量系统数据指标：

• 层厚：随时间测量的粉末层厚度，单位为微米（μm）

• 层厚均匀性：粉末层厚度的均匀程度，单位为 %

成像系统

成像系统由数字相机和LED照明组成，用于采集 SpreadStation 所铺展粉末层的图像。随后通过图像分析软件提取粉层质量的相关信息。

成像系统数据指标：

• 面积覆盖率：图像中被粉末覆盖的面积与图像总面积的比值，单位为 %

• 沟道检测：图像分析软件判断粉末层中是否存在沟道，如有则测量其宽度，单位为 %（沟道占比），宽度单位为毫米（mm）

• 波纹检测：图像分析软件判断粉末层中是否存在波纹并测量其宽度，单位为 %（波纹占比），宽度单位为毫米（mm）

使用刚性平底铺展板，在刮板速度递增的条件下，对不锈钢样品的铺展性进行了测试，刮平高度设定为 150 微米。

SpreadStation 主要技术参数
铺展速度 10 – 300 mm/s
层厚范围 20 µm – 2 mm
构建平台 实心板 / 粉末床（可选）
样品用量 5 – 25 cm³
工作温度 室温 – 250°C
铺展行程 无限制（典型100 cm）
同时铺展层数 最多 4 层
单次分析时间 ≈ 2 分钟