粉末利用率的计算公式=成型义齿产品重量（冠或支架去支撑后）/粉末投入总量，粉末利用率的高低直接影响到最终成本。

最终成型的义齿的重量是固定的，那损耗的粉末都去哪里了呢？

主要有以下几个环节：

1. 打印产品的支撑结构耗粉

2. 打印过程中被风场带走的粉尘（进入循环过滤系统和集尘罐）

3. 打印完成后的清理取件环节损耗粉末（如被吸尘器吸走等）

4. 打印完成后的粉末重新筛分环节分离的筛网残留粉

因此如何降低以上4个过程的粉末损耗成为提升粉末利用率的关键。

今天我们先来介绍一下如何提升第4个环节打印完成后的粉末重新筛分环节粉末利用率。     

在3D打印过程中，不可避免会有粗粉末颗粒的产生，利用高品质的粉末可以降低产生的机率但不能避免（高品质粉末本身粒径小且均匀），所以需要通过筛分工艺，将粗粉末颗粒筛除，进而获得满足3D打印要求的金属粉末，保证产品稳定性。

影响筛分的几个重要因素：

1. 筛网干净通透，无堵塞情况

2. 筛网合适规格

3. 合适的筛分工艺

一、筛网为什么会堵塞，如何避免堵塞，堵塞后如何清理？

a) 为什么会堵塞，堵塞后产生什么影响？   

将打印完成后的金属粉末置于振动筛分机中，如果没有超声功能或超声功能未打开，筛分一次就会发现筛网被粗颗粒堵塞，通过光学物镜观察，如图1所示，约70%的筛网网孔出现堵塞，进而造成过筛的粉末重量减少，影响筛分得粉率。通过称重，筛分前原重量18.02kg，筛上粉末重量0.9kg，筛下粉末重量17.12kg，得粉率为95.01% 。接着对筛上粉末进行粒径测试，粉末的粒径数值为：D10:15.7μm，D50:31.2μm，D90:51.2μm，说明筛上粉末中的绝大部分粉末还可以接着使用。  

b) 如何避免筛分过程中筛网的堵塞情况

在筛分过程中，对筛框增加超声波功能，如图2所示，可以有效防止筛网堵塞情况，经测试，经过10次筛分后 ，筛网依然保持良好状态，如图3所示。  

c) 堵塞后如何清理

即使加了超声功能也未必能保证筛网一直不堵塞，所以建议使用10次后对筛网用显微镜定期  观测，堵塞面积＞30%时必须进行清理 ，如图4所示为用显微镜观测的过程。

德普润分别采用了物理振动，气枪吹和超声清洗对堵塞筛网清理，经过试验发现只有超声清洗是最有效的去除堵塞的手段。

在堵塞后，对堵塞的筛框进行超声清洗，超声清洗时间：15min，温度：35℃，超声清洗后，通过显微镜观察，筛网网孔的堵塞约为7%，堵塞情况明显改善，如图5所示。 

清洗到什么标准才算合格呢，超声清洗也不会将堵塞100%消除，经过我们测试，只要筛网的堵塞面积<10%即可正常筛分。

二、筛网孔径的选择

筛网孔径太大会导致粗粉末难以被筛除，影响打印效果，太小又会导致细粉末被筛除，造成粉末浪费。

德普润分别对63μm，75μm和80μm孔径筛网进行了测试，对过筛后的粉末进行粒径测试，测试结果如表2所示，80μm筛网过筛后的金属粉末可以满足3D打印用金属粉末的粒径要求(粉末粒径10-53μm)，63μm和75μm过于严苛，会导致部分可用粉也被筛除。

三、合适的筛分工艺

筛分可以调节的工艺有时间，加粉量和超声功率几个选项。针对每个筛分设备不尽相同，我们只能针对德普润自己使用的筛分设备给出最佳工艺，仅供大家参考：

每次筛分量≤3kg，筛分时间=3分钟，超声功率=C1档（电流约0.2A）

结语

1. 在筛分过程中，保证筛网干净通透，无堵塞情况（经测试筛网堵塞面积<10%即可），可通过采用显微镜定期观察，定期超声波清洗方式进行清理；

2. 选择合适筛网规格，80μm筛网即可；

3. 筛分环节：必须在筛框上增加超声波，建议每次投粉量3kg，筛分3分钟，超声功率=C1档（电流约0.2A）。

关于作者王庄：王庄于2015年毕业于北京工业大学材料科学与工程学院，获硕士研究生学位。从事3D打印金属粉末行业多年，技术理论扎实，并在医疗器械质量体系和产品注册方面拥有丰富的经验，目前就职于北京德普润新材料科技有限公司，任总经理助理。