皇家墨爾本理工大學工程師開發(fā)新型3D打印鈦合金，生產(chǎn)成本降低1/3

皇家墨爾本理工大學的工程師們研制出了一種新型3D打印鈦合金，成本比常用的鈦合金低約三分之一。研究團隊使用現(xiàn)成且價格低廉的替代材料來取代日益昂貴的釩，并正在探索這種新型低成本方法在航空航天和醫(yī)療器械行業(yè)應用開發(fā)的商業(yè)機會。

研究團隊已就其創(chuàng)新方法申請了臨時專利，相關研究內(nèi)容也以題為“Compositionalcriteria to predict columnar to equiaxed transitions in metal additivemanufacturing”的論文發(fā)表在《自然通訊》雜志上。這項研究為預測增材制造金屬合金的晶粒形貌提供了一個更清晰的框架。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-60162-0

皇家墨爾本理工大學 (RMIT) 增材制造中心 (RCAM) 博士生兼研究主要作者 Ryan Brooke 表示，測試表明，他們的合金比標準 3D 打印鈦合金 (Ti-6Al-4V) 的強度和性能都有所提高。Brooke 剛剛接受了皇家墨爾本理工大學的研究轉(zhuǎn)化獎學金，將負責研究該技術商業(yè)化的后續(xù)步驟。他表示，3D 打印鈦合金領域已經(jīng)具備了創(chuàng)新的條件。

他說道：“3D打印可以實現(xiàn)更快、更少浪費、更靈活的生產(chǎn)，但我們?nèi)匀灰蕾嘥i-6Al-4V等傳統(tǒng)合金，無法充分發(fā)揮潛力。這就像我們制造了一架飛機，卻仍然只是在街上駕駛。新型鈦合金和其他合金將使我們能夠真正突破3D打印的極限，而我們研究中概述的新型合金設計框架正是朝著這個方向邁出的重要一步�！�

最新研究概述了一種節(jié)省時間和成本的合金元素選擇方法，以充分利用新興的3D打印技術。這項研究為預測增材制造中金屬合金打印晶粒結(jié)構提供了一個更清晰的框架。

這項術已投入使用并取得了顯著的成果：新型合金雖然由于商業(yè)原因未在研究中展示，但生產(chǎn)成本比標準鈦合金低29%。通過這種設計框架，金屬打印也更加均勻，避免了某些3D打印合金中導致機械性能不均勻的柱狀微結(jié)構。

沉積態(tài)鈦合金母材晶粒形貌。

布魯克表示：“通過開發(fā)一種更具成本效益的配方來避免這種柱狀微結(jié)構，我們解決了阻礙 3D打印廣泛應用的兩個關鍵挑戰(zhàn)。我從終端用戶那里聽到的明確信息是，將新合金推向市場，效益不能只是小步前進，而是要實現(xiàn)全面飛躍，而這正是我們目前所取得的成就。我們不僅能夠生產(chǎn)出晶粒結(jié)構均勻的鈦合金，而且成本更低，同時強度更高、延展性更強。”他最近作為 CSIRO 的 ONPrime 計劃的一部分完成了市場驗證，并與航空航天、汽車和醫(yī)療技術行業(yè)代表討論了他們的需求。

本項研究的通訊作者馬克·伊斯頓教授表示，RCAM致力于建立新的合作關系，以進一步開發(fā)這項技術。他說道：“我們對這種新合金的前景感到非常興奮，但它的成功需要來自整個供應鏈的團隊共同努力。因此，我們正在尋找合作伙伴，為下一階段的開發(fā)提供指導�！�