高粗糙度，尤其是在零件的表皮表面，限制了基於粉末床的增材製造釋放其巨大潛力。來自德國KIT大學的論文《Influence of particle size distribution on surface roughness in powder bed fusion – A contribution to increase resource efficiency》，根據表層和表層表面不同方向的粗糙度分析了高輸出粉末（馬氏體時效工具鋼 1.2709）的潛力，顯示出在資源效率和粗糙度控制方面的巨大潛力，特別是對於內部通道。
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粉體性質對粉末床熔融的影響
使用基於粉末床的增材製造 (PBF)技術，可以製造複雜的幾何形狀。這些內部或外部的複雜幾何形狀使增材製造有別於傳統製造。例如可以製造通過拓撲優化的組件，具有複雜的自由曲面，從而實現輕量化目的。
使用PBF增材製造技術，粉末特性對最終零件的狀況有直接影響。因此，科學界正在努力研究粉末特性的影響。通常使用較小的顆粒有望獲得更高的效率， PBF-LB 選區雷射熔融3D列印加工過程中存在多種因素相互影響的依賴關係，例如，隨著細顆粒比例的增加，流動性下降。此外，較低的球形度也會導致較低的流動性。
振實密度增加，但流動性降低。而粗粉的較高體積分數會對部件密度產生負面影響。粗顆粒的分離導致粉末床中的不規則性，從而導致孔隙。
總體來說，較高的細粉含量，使得支撐粉末床具有較高的密度，從而導致熔體下沉較少。較高的細粉含量還具有提高生產率和由於反射過程而需要較低功率的優點。
多種因素的交互影響
在基於粉末的增材製造中，結果受到多方面的影響，隨著下皮表面和構建平台之間的角度減小，階梯效應是粗糙度增加的主要原因。散布粉末的有效層高因粉末床密度的不同而不同。較高的粉末密度導致較低的層高。因此，減少了生成緻密和連接層所需的熔池深度。
與構建角度相關的顯微切片
由於粉末床密度較高時有效層高較低，因此 > 80 μm 的顆粒會對表皮表面的塗層質量產生負面影響。大顆粒會導致粉末床的粗糙度增加，從而影響最終部件的粗糙度。較大的顆粒在塗層過程中被推過粉末床並形成凹槽。使用混合粉末可以明顯看出表皮處增加的波紋度。
此外，還需要仔細研究熱通量、導電性、輻射和對流的發。導電傳輸只有在顆粒接觸時才有可能。由於更細的顆粒，更高的粉末床密度支持導電性，這是由於粉末床中空氣的減少和顆粒接觸的增加。在低構建角度下，緻密材料阻礙了散熱，導致凝固速率降低。考慮到下層粗糙度，假設混合粉末的熱通量較高，混合粉末中粘附在底面的顆粒較少。此外，較高的粉末床密度可防止熔體下沉，因為它會增加支撐效果，較高的粉末床密度還會降低毛細管效應，從而使得熔體流入型腔。
根據《航空部件的穩健金屬增材製造工藝選擇和開發》一文，內表面光整處理是粉末床熔融增材製造後處理技術的關鍵難點。現階段主要的技術方法為電化學加工、磨粒流、磁力拋光等，對於簡單流道可基本滿足要求，但在複雜流道、盲孔、薄壁、變截面、複雜曲面等方面尚存在較大不足，容易出現去除量不均勻、流道破損等現象。
新型內腔光整技術和支撐去除技術是未來增材製造後處理技術發展的方向，進一步提高零件尺寸精度和表面粗糙度對提升零件綜合性能可以起到關鍵作用。
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未來，有沒有可能通過人工智慧來獲得更好的3D列印表面粗糙度控制？根據3D科學谷，目前通過人工智慧用於3D列印過程控制主要是聚焦於控制孔隙（密度）、局部缺陷、過程中產生的內應力、設計和尺寸精度、微觀結構變化等。控制這些參數中的任何一個都是一項具有挑戰性的任務，因為影響它們的變量數量是巨大的。不僅可控的工藝參數會影響結果，幾何形狀、材料類型、設計類型、零件形式和環境因素等其他因素也會影響結果。
論文連結https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0007850623000598?dgcid=author
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