Розроблено підхід до моделювання пошарового заповнення певного 3D-об'єму з комбінуванням несферичних та сферичних частинок порошку різного фракційного складу. Побудовано математичну модель задачі пакування регулярних та нерегулярних об'єктів, що вільно рухаються, із застосуванням методу phi-функцій. Запропоновано евристичний алгоритм, який використовує нелінійну оптимізацію для обчислення коефіцієнта щільності пакування/поруватості. Виконано порівняння результатів числового моделювання з експериментальними даними, отриманими для суміші сферичних та поліедральних порошків титанових сплавів. Встановлено, що відсоткове співвідношення частинок порошку в межах досліджуваної фракції, отримане за допомогою розробленого алгоритму, з високою точністю відповідає експериментальним результатам.