皇家墨爾本理工大學(xué)工程師開(kāi)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(xué)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(tuán)隊(duì)使用現(xiàn)成且價(jià)格低廉的替代材料來(lái)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(yīng)用開(kāi)發(fā)的商業(yè)機(jī)會(huì)。

研究團(tuán)隊(duì)已就其創(chuàng)新方法申請(qǐng)了臨時(shí)專利，相關(guān)研究?jī)?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(xiàng)研究為預(yù)測(cè)增材制造金屬合金的晶粒形貌提供了一個(gè)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(xué) (RMIT) 增材制造中心 (RCAM) 博士生兼研究主要作者 Ryan Brooke 表示，測(cè)試表明，他們的合金比標(biāo)準(zhǔn) 3D 打印鈦合金 (Ti-6Al-4V) 的強(qiáng)度和性能都有所提高。Brooke 剛剛接受了皇家墨爾本理工大學(xué)的研究轉(zhuǎn)化獎(jiǎng)學(xué)金，將負(fù)責(zé)研究該技術(shù)商業(yè)化的后續(xù)步驟。他表示，3D 打印鈦合金領(lǐng)域已經(jīng)具備了創(chuàng)新的條件。

他說(shuō)道：“3D打印可以實(shí)現(xiàn)更快、更少浪費(fèi)、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(wú)法充分發(fā)揮潛力。這就像我們制造了一架飛機(jī)，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(shè)計(jì)框架正是朝著這個(gè)方向邁出的重要一步�！�

最新研究概述了一種節(jié)省時(shí)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(shù)。這項(xiàng)研究為預(yù)測(cè)增材制造中金屬合金打印晶粒結(jié)構(gòu)提供了一個(gè)更清晰的框架。

這項(xiàng)術(shù)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(biāo)準(zhǔn)鈦合金低29%。通過(guò)這種設(shè)計(jì)框架，金屬打印也更加均勻，避免了某些3D打印合金中導(dǎo)致機(jī)械性能不均勻的柱狀微結(jié)構(gòu)。

沉積態(tài)鈦合金母材晶粒形貌。

布魯克表示：“通過(guò)開(kāi)發(fā)一種更具成本效益的配方來(lái)避免這種柱狀微結(jié)構(gòu)，我們解決了阻礙 3D打印廣泛應(yīng)用的兩個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)。我從終端用戶那里聽(tīng)到的明確信息是，將新合金推向市場(chǎng)，效益不能只是小步前進(jìn)，而是要實(shí)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(gòu)均勻的鈦合金，而且成本更低，同時(shí)強(qiáng)度更高、延展性更強(qiáng)�！彼�最近作為 CSIRO 的 ONPrime 計(jì)劃的一部分完成了市場(chǎng)驗(yàn)證，并與航空航天、汽車和醫(yī)療技術(shù)行業(yè)代表討論了他們的需求。

本項(xiàng)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(guān)系，以進(jìn)一步開(kāi)發(fā)這項(xiàng)技術(shù)。他說(shuō)道：“我們對(duì)這種新合金的前景感到非常興奮，但它的成功需要來(lái)自整個(gè)供應(yīng)鏈的團(tuán)隊(duì)共同努力。因此，我們正在尋找合作伙伴，為下一階段的開(kāi)發(fā)提供指導(dǎo)。”