增材制造 (AM) 及其持续发展将能为工业带来巨大的潜在益处，并有望谱写工业革命新篇章。
AM 有时也被称为 3D 打印，能够根据需求实现复杂设计，从而显著改善制造技术。这类设计包括非常复杂的内部通道和精密格架，可为产品提供卓越优势并改善单件功能，同时与传统减材制造方法相比，它还能大幅减轻重量。
虽然传统减材制造工艺（如 CNC 加工）可能更适合大批量生产且每个零件的成本可能低于 AM，但其工作原理是将大块的材料去掉来获得所需的最终形状。 因此，这种传统工艺会造成材料大量浪费，更重要的是，这类工艺缺乏增材制造所具备的关键能力和革命性能力，例如，制造中空和多孔产品、融入两种或多种附加材料，以及快速制作原型。
粒径分布是需要控制的最重要属性之一。它不仅会直接影响粉体流动性，而且会影响提供均匀粉床密度的能力。 而这又决定了烧结或结合颗粒时需要输入的能量，并且还会影响所制造的部件的表面光洁度。 激光衍射法是公认的最成熟的粒径和粒径分布测定分析技术之一。
颗粒形状或形态也会影响松装粉体原料的填充和流动特性。 与不规则颗粒相比，球形颗粒的排列和填充会更加均匀。 据了解，这种形状还能够提高粉体流动性，并确保粉床系统中的粉层更均匀。 形状还会直接影响粉床的堆积密度，进而影响最终产品的表观密度。 形状不规则的颗粒通常会导致最终成分密度降低和孔隙率增大。
真实密度是材料的固有属性之一，而表观密度则会计入材料中所含的封闭空隙。 了解原料的真实和/或表观密度有助于了解粉床构成和烧结动力学，以及最终产品的孔隙率。
粉体堆积密度受颗粒物理性质的影响很大，但也受粉床内夹带的空气量影响。 堆积密度在制定材料规格方面具有重要意义，并有助于完善粉体流动性和床构成的其他评估。
封装密度以样品的几何体积为基础，可用于评估最终产品，因为通过它可以准确衡量复杂和不规则物体的体积。 如果再结合真实密度测量值，即可快速、轻松地测定孔隙率。
在 AM 中，孔隙率可以指示成品组件的最终机械强度和质量。 通常需要控制孔隙率，以尽量减少其对材料特性、硬度和表面光洁度的影响。 然而，孔隙率实际上可以成为最终产品的设计参数。
比如，人造骨植入物需要与周围骨的孔隙率相匹配，也可以在设计中直接指定孔隙率，以实现具有所需机械强度的轻质产品。
压汞法是一种成熟的技术，可用于量化粉体和成型产品的孔隙特征。 该技术的工作原理为：在严格控制的压力下将汞压入多孔结构中。
压汞法具有出色的速度和准确性且测量范围大，可同时评估多个特性，例如，孔径分布、总孔体积、总孔表面积、孔径中值、堆积体积、骨架密度，以及孔隙率。
粉体的单位质量表面积具有重要意义。 表面积表示可与其他组分颗粒和/或周围环境发生反应的材料量。 表面粗糙或内部孔隙较大的颗粒，通常其比表面积也比较大。 因此，表面积是研究烧结过程动力学和最终产品特性的重要工具。
可以使用成熟的 BET 方法通过气体吸附来测量粉状材料的比表面积。 使用该技术时，通常需要在低温下对氮气进行物理吸附，然后对收集的等温线数据应用 BET 方法，从而确定在表面上形成单层所需的氮气量。
使用粉末基质制造产品的工艺在冶金行业中已经十分成熟，在其他行业中也在不断发展。
无论是将烧结粉末密实地填充到模具中，还是逐层局部熔融粉末，该工艺对原料的流动性和堆积行为都会十分敏感。 流动性差会导致密度和分层不均匀，以及结垢、堵塞，甚至停产，所有这些问题都会导致生产力低下、产品质量差。
众所周知，传统流量量化技术（例如，休止角和霍尔流量测量技术）通常不够灵敏，难以发现粉末之间可影响 AM 机器性能的细微差异。
相比之下，粉体流变技术能够对原料的动态、堆积和剪切特性进行全面、多元的评估，并能生成工艺相关数据，帮助确定适合特定工艺的材料，从而为工艺优化和粉体生命周期管理提供支持。
在储存和处理原料时，原料周围的温度、湿度和其他环境条件的变化会影响其在加工过程中所表现出的性能。 因此，了解这些变化带来的影响以及粉体/工艺的环境耐受性非常重要。 可使用 TGA、DSC、DVS 或逆气相色谱执行程序研究，对受到可控温度和/或湿度变化影响的粉体进行测试，从而评估环境变化影响以及环境耐受性情况。
通过表面形貌，可对表面纹理特性进行目测和化学评估。 可使用扫描电子显微镜 (SEM) 探测材料表面，查看微观结构，例如，表面空隙、裂缝/裂纹和边缘位错。 显然，SEM 可用于分析组件故障。
SEM 还可用于分析 AM 中所用的原料粉末，例如，检测聚结物、评估表面粗糙度以及量化球形与不规则形状颗粒的比例——所有这些都会影响粉体流动性和烧结情况。
