金属3D打印过程中，铺粉厚度是核心工艺参数之一。
这个通常设置在20微米到100微米之间的关键数值，是打印精度、效率、成本和零件性能之间的综合评估得出。每一微米的变化，都直接影响着最终零件的致密度、表面粗糙度和力学性能。
金属3D打印本质上是通过高能量源（如激光）逐层熔化金属粉末，堆积成三维实体。铺粉厚度作为这一过程的基础参数，首先受到粉末材料自身特性的制约。
研究表明，适合SLM技术的金属粉末粒径通常分布在15-53微米之间。铺粉厚度若小于粉末粒径，就无法形成连续均匀的粉末层；而厚度过大，则会导致熔透不足，形成内部孔洞。
当粉末层厚从30微米增加至60微米时，激光需要熔化的粉末量成倍增加，能量输入也需相应提高。在实际操作中，这需要精准调控激光功率和扫描速度的匹配关系，以保持稳定的熔池动力学行为。
对于特定材料，如钛合金或不高温合金，这一范围可能进一步收窄。例如打印钛合金时，常用的层厚多在30-50微米之间，以求兼顾表面质量和力学性能。而且，更薄的铺粉层厚意味着更高的精度，但却要付出效率代价。
在20-30微米的极薄层厚条件下，激光能够实现更为精细的扫描路径，成型零件的台阶效应明显减弱，侧表面质量显著提升。这对于具有复杂型面或精细特征的医疗植入物 such as 骨骼支架尤为重要。
薄层铺粉的代价是打印时间的大幅增加。一个高度50毫米的零件，若采用20微米层厚，需要2500层才能完成；而采用100微米层厚，仅需500层，理论时间缩短至1/5。在实际生产中，层厚选择遵循“够用即止”原则。对于大型简单结构件，表面质量要求不高，可采用80-100微米的较厚层厚以提升效率；而对精密微小零件，则需采用20-50微米的薄层以确保成形可靠性。
粉末的物理特性直接影响着可实现的铺粉厚度范围。粉末形貌是基础因素，高球形度的粉末流动性更佳，能够实现更薄且均匀的铺粉。气雾化粉末由于其规则的球形外观，在铺粉过程中能够均匀流动，是高质量打印的首选。而水雾化粉末因形貌不规则、球形度差，铺粉效果和成形质量均受影响。
粉末的粒度分布同样关键。研究表明，具有一定宽度分布的粉末更易获得高的铺粉密度，因为小颗粒能够填充大颗粒间的空隙，提升致密度。当粉末粒径小于10微米时，由于颗粒间的粘附力增强，流动性急剧下降，铺粉难度大大增加。这是铺粉厚度一般不低于15微米的重要原因之一。
实现20-100微米范围内的精确铺粉，依赖先进的铺粉装置与精准控制技术。主流铺粉装置包括刮刀和铺粉辊两类。刮刀结构简单，成本较低，但对粉末层有“犁削”效应，且对基板平整度要求极高。铺粉辊通过滚动压实改善铺粉致密性与平整度，对突出结构更友好，尤其适合大面积铺粉。
铺粉装置的运动必须平稳、速度恒定。研究表明，任何振动或跳动都会在粉末层上留下条纹，造成铺粉质量不一，影响后续成型质量。最新的设备已实现铺粉厚度动态调节能力，可在同一打印任务中根据不同区域的需求采用不同层厚。如零件主体采用较厚层厚提升效率，而精细特征区域采用薄层厚保证精度。
随着技术进步，铺粉厚度的极限不断被突破。超薄层厚打印是精密制造的方向之一，目前研究已可实现10微米以下的铺粉，但仅限于实验条件或特殊应用。德国一家研究机构开发的纳米级金属3D打印技术，铺粉厚度可达5微米，但效率极低，仅适用于微机电系统等特殊领域。另一方面，厚层高效打印技术也取得进展。采用更高功率的激光器（如1000W以上）和优化的送粉系统，可将铺粉厚度提升至200-500微米，用于大型构件的快速制造。
随着新材料、新工艺和智能算法的融合应用，铺粉厚度这一基础参数的控制正变得更加精准和智能。未来的金属3D打印工艺，将能够根据零件不同区域的功能需求，自动优化铺粉参数，实现精度与效率的最佳平衡。
铺粉技术的进步，推动着金属3D打印从原型制造向批量生产转变。
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