滑铁卢大学多尺度增材制造实验室与德国弗劳恩霍夫制造技术和先进材料研究所（IFAM）合作，开发出一种创新的**单步还原烧结工艺**，为金属粘结剂喷射（BJAM）技术带来了革命性突破。该工艺首次实现了使用未经精炼的水雾化钢粉直接进行3D打印，成功绕过了传统工艺中高能耗的退火预处理步骤。

传统金属增材制造依赖气雾化或等离子雾化粉末，这些材料需经过900–1200°C的纯氢环境退火处理以满足纯度要求，仅此工序就消耗了粉末生产总能耗的50%以上。而新工艺采用力拓金属粉末公司提供的**未经处理的AISI 4340水雾化钢粉**，在ExOne M-Flex系统上完成打印后，通过在5% H₂–95% N₂气氛中进行还原烧结，实现了**原位氧化物还原、碳含量精确控制和超过99.7%的致密化**。

研究表明，该工艺的关键在于**碳基氧化还原反应机制**。在735°C以上温度区间，通过Boudouard平衡反应驱动氧化物还原，同时将碳含量稳定在0.38–0.43 wt%的规范范围内。当温度接近1445°C时发生超固相线液相烧结（SLPS），有效消除孔隙并实现近全致密化。X射线断层扫描证实最终孔隙率低于0.3%，且几何形状保持完好。

这项技术突破意义重大：水雾化粉末成本仅为气雾化粉末的十分之一，结合省去的退火工序，可降低约50%的能耗和原材料成本。研究人员已验证该工艺在复杂晶格结构中的适用性，为大批量生产汽车零件、工具钢等应用提供了可持续的解决方案。团队下一步将重点研究更大尺寸部件的气体扩散动力学，以推动该技术向工业化规模发展。