【2025 Formnext Asia深圳國際3D打印、增材制造及精密成型展覽會期間，眾遠新材料鞋類事業(yè)部銷售總監(jiān)楊玉梅以《粉末材料選擇與優(yōu)化——提升金屬打印鞋模性能的關(guān)鍵》為主題進行了演講。本期，我們繼續(xù)探討這一話題，以期攜手行業(yè)合作伙伴、鞋模制造用戶共同釋放金屬3D打印鞋模的量產(chǎn)價值。】

在鞋模制造領(lǐng)域，金屬3D打印技術(shù)曾面臨鞋模制造用戶的兩個疑問：“3D打印金屬鞋模真的能用嗎？成本上，我們用得起嗎？”。早期鞋模終端客戶“首”次從用戶手中看到粗糙且無法在鞋底生產(chǎn)中使用的金屬3D打印鞋模時，這兩個問題更顯突出。如今，眾遠新材料通過超百噸以上的金屬粉末材料交付，用戶金屬3D打印的鞋模超20000雙，回應(yīng)了鞋模用戶關(guān)切的問題。

圖：金屬3D打印鞋模

接下來，眾遠新材料將從鞋模3D打印金屬粉末材料的關(guān)鍵特性、選型邏輯以及如何實現(xiàn)穩(wěn)定的材料供應(yīng)等角度，解析實現(xiàn)金屬3D打印鞋模量產(chǎn)的路徑。

金屬粉末材料三大指標：

為鞋模3D打印尊定“材料基因”

從粉末材料視角出發(fā)，金屬3D打印鞋模的精度、強度與壽命和材料顆粒尺寸、形狀與夾雜、氧含量三大指標相關(guān)。在此之上，通過與增材制造設(shè)備及用戶的工藝共創(chuàng)，進一步釋放模具的高精度、“高”強度與長壽命。

1. 顆粒尺寸：15-53μm的“黃金區(qū)間”

粉末顆粒需控制在15-53μm正態(tài)分布范圍內(nèi)。若顆粒過小（＜15μm），易導(dǎo)致流動性下降，影響鋪粉均勻性；若顆粒過大（＞53μm），則會影響鋪粉層厚、壁厚，打印件表面粗糙度升高。

2. 高球形度+低夾雜：成型質(zhì)量的雙重保障

· 球形度：原則上“越圓越好”，球形粉末能更順暢地在送粉裝置中輸送，并均勻地鋪展在成形區(qū)域，不易在粉末床中形成空隙或堆積，從而減少“架橋現(xiàn)象”，提升層間結(jié)合強度。

· 空心粉率與夾雜：空心粉率“越低越好”，且要減少夾雜。空心粉（內(nèi)部含氣孔）或外來雜質(zhì)在增材制造過程中無法被激光瞬間融化，會形成沙孔或開裂缺陷。可能產(chǎn)生夾雜的原因包括：金屬粉末材料的成型工藝過程當中；金屬粉末材料的生產(chǎn)運轉(zhuǎn)處理的過程當中。如果是用戶生產(chǎn)現(xiàn)場，還有可能是在金屬粉末的周轉(zhuǎn)過程當中，掉入了一些雜質(zhì)。

圖：開裂的金屬3D打印鞋模樣件

3. 氧含量：控制在＜100PPM，提升韌性與鞋模壽命。

金屬3D打印對氧含量極為敏感，通常要求氧含量＜1000PPM。眾遠通過工藝優(yōu)化，將鞋模“專”用粉末氧含量控制在100PPM以內(nèi)，明顯提升3D打印件沖擊韌性。例如，經(jīng)過不同批次的測試，眾遠生產(chǎn)316L不銹鋼粉末打印樣件，沖擊韌性達130J/m2左右；而氧含量1000PPM的樣件，沖擊韌性約90J/m2。低氧含量（＜300PPM）的316L 3D打印樣件比高氧含量（＜1000PPM）的樣件沖擊韌性高近40%，相當于鞋模壽命提升近40%。

此外，粉末材料氧含量高，還會有其他的影響。比如，導(dǎo)致3D打印件機械性能下降、影響導(dǎo)電率等。如果用戶用來3D打印爆米花鞋模，則對材料的耐腐蝕性、耐銹性有較高要求。此時，如果粉末材料氧含量比較高，而且含有一些雜質(zhì)，將影響其耐腐蝕性，導(dǎo)致鞋模更易生銹、被腐蝕。

鞋模金屬粉末

如何定義“專”用？

不同鞋模類型對材料的強度、硬度、導(dǎo)熱性要求不同。眾遠根據(jù)鞋模用戶需求，眾遠開發(fā)了增材制造鋼材316L不銹鋼、XM-7模具鋼粉末，以及增材制造鋁基類材料AlSi10Mg、ZY6061，覆蓋不同的應(yīng)用場景。

1、316L：鞋模量產(chǎn)的“基礎(chǔ)款推薦”

316L是目前金屬3D打印鞋模的主流材料，其綜合性能優(yōu)于傳統(tǒng)鞋模材料（如A3鋼、45號鋼、P20鋼材）。

應(yīng)用成果：眾遠某客戶通過3D打印 316L 粉末材料單個型體批量生產(chǎn)的鞋模，良率達98%以上，模具壽命達傳統(tǒng)鞋模的2倍，通過這些鞋模生產(chǎn)的鞋底超450萬雙。單一型體的量產(chǎn)已超過400-500雙以上。

2、XM-7模具鋼：鞋模的“性能升級款”

針對高導(dǎo)熱、高硬度需求的3D打印鞋模（如復(fù)雜花紋注塑模），眾遠研發(fā)了XM-7模具鋼粉末，主要優(yōu)勢在于：

· 力學(xué)性能：打印態(tài)硬度23-26HRC，熱處理后可達＞30HRC，抗拉屈服強度接近316L的2-3倍。

· 導(dǎo)熱效率：導(dǎo)熱率＞30 W/(m·K)（316L約15 W/(m·K)），加速鞋底冷卻成型，提升生產(chǎn)效率。

· 可腐蝕、咬花：材料打印后進行化學(xué)腐蝕咬花，可滿足鞋模對淺花紋（深度＜0.12 mm）的化學(xué)咬花需求。

· 工藝適配性：支持補焊（補焊后咬花深度一致）、傳統(tǒng)電鍍及納米電鍍，解決3D打印鞋模后期花紋修改難題。

· 易打印易成型：作為鐵基材料，易于打印成型且精度可控。

機械性能：

3、ZY6061：抗開裂鋁合金粉末

除了常用鋁合金3D打印粉末AlSi10Mg ，眾遠新材料已于2022年研發(fā)成功并取得“專”利的ZY6061 鋁合金粉末,是市場“首”款金屬3D打印6系鋁合金材料，降低了傳統(tǒng)6系鋁合金材料打印的開裂傾向。ZY6061兼具良好的焊接性和導(dǎo)熱性，并能用于陽極氧化著色。該材料在鞋模制造和工業(yè)零件制造領(lǐng)域已得到大批量的應(yīng)用。其導(dǎo)熱性優(yōu)于AlSi10Mg，從而提升模具的成型效率。

百噸級粉末的穩(wěn)定交付

為鞋模增材制造守住材料一致性

實現(xiàn)金屬鞋模增材制造量產(chǎn)，離不開粉末材料的穩(wěn)定供應(yīng)。眾遠通過“技術(shù)主要+產(chǎn)能布局+質(zhì)量管控”三重體系，保障百噸級增材制造粉末的持續(xù)交付。

1. 技術(shù)與產(chǎn)能：真空氣霧化制粉為主要，年產(chǎn)能規(guī)劃超萬噸

· 技術(shù)主要：以“真空氣霧化制粉”為主要，自主研發(fā)粉末生產(chǎn)設(shè)備與工藝路線、自主設(shè)計各種材料成分，產(chǎn)品覆蓋模具鋼、不銹鋼、鋁合金、鈦合金、高溫合金等多系列。

· 產(chǎn)能布局：總部位于寧波，目前，公司擁有一個研發(fā)實驗室，三個生產(chǎn)基地和六個銷售公司。總部＋基地建設(shè)結(jié)束后，年產(chǎn)可將達萬噸以上。

· 團隊與研發(fā)：員工超200人，創(chuàng)始團隊均畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)，并與中科院、浙江大學(xué)、上海交大、上海大學(xué)等全球各大高校和科研機構(gòu)合作開發(fā)新材料。

2. 質(zhì)量管控：全流程可追溯，單一身份證，從原料到成品“層層把關(guān)”

· 生產(chǎn)過程：全流程追溯，從原材料入場檢測到生產(chǎn)、后處理直至成品包裝全流程可追溯。單一桶持有自己的“身份證”。（包括粉末留樣、原材料留樣）。

· 包裝與檢測：采用彩色包裝區(qū)分不同牌號，即易區(qū)分又滿足批量需求，標簽可追溯重量、生產(chǎn)日期、批次等信息；所有粉末出廠前均經(jīng)過二次檢測，隨貨附帶檢測報告，確保批次的質(zhì)量穩(wěn)定性。

從“技術(shù)可行”到“規(guī)模量產(chǎn)”：

眾遠的全周期質(zhì)量保障

眾遠新材料以增材制造金屬粉末的全生命周期質(zhì)量控制為主要，通過自主研發(fā)與創(chuàng)新能力，實現(xiàn)金屬粉末材料從生產(chǎn)到應(yīng)用的穩(wěn)定可控，同時依托團隊20年以上的制粉經(jīng)驗以及10年以上的粉末生產(chǎn)經(jīng)驗與標準化自動化流程，為金屬鞋模增材制造提供“安全生產(chǎn)”底層支撐。眾遠新材料以超百噸金屬粉末交付對“金屬3D打印鞋模能用嗎？用的起嗎？”這兩個問題給出了肯定的答案。未來，眾遠將繼續(xù)攜手終端用戶與設(shè)備合作伙伴，通過工藝優(yōu)化與降本增效探索，繼續(xù)推動鞋模增材制造從“技術(shù)可行”走向“規(guī)模普及”，為行業(yè)提供從材料選型到穩(wěn)定供應(yīng)的全周期支持，共同釋放金屬3D打印鞋模的量產(chǎn)價值。

注：本文探討的金屬3D打印或增材制造技術(shù)指：SLM粉末床選區(qū)激光熔融技術(shù)。