RMIT開發(fā)新型鈦合金，3D打印成本降幅高達(dá)29%

2025年7月30日，南極熊獲悉，澳大利亞皇家墨爾本理工大學(xué)（RMIT）增材制造中心（RCAM）研究團(tuán)隊(duì)宣布，成功開發(fā)出一種新型鈦合金，3D打印成本較目前廣泛采用的標(biāo)準(zhǔn)Ti-6Al-4V合金降低了約三分之一。

△相關(guān)研究成果已發(fā)表在《自然通訊》期刊，題目為“預(yù)測(cè)金屬增材制造中柱狀到等軸轉(zhuǎn)變的成分標(biāo)準(zhǔn)”（傳送門）

RMIT博士生Ryan Brooke與Mark Easton教授、Dong Qiu博士共同領(lǐng)導(dǎo)了該項(xiàng)目。Brooke表示：“3D打印具備更高的生產(chǎn)效率、更低的材料浪費(fèi)和高度定制化的優(yōu)勢(shì)，但由于長(zhǎng)期依賴Ti-6Al-4V等傳統(tǒng)合金，限制了這項(xiàng)技術(shù)潛力的充分釋放。因此，我們開發(fā)的新型合金以及設(shè)計(jì)框架，有望突破現(xiàn)有工藝瓶頸，提升最終部件的力學(xué)性能與制造經(jīng)濟(jì)性?！?nbsp; 

△來(lái)自RMIT增材制造中心的LR、Ryan Brooke、Mark Easton教授和Dong Qiu博士

RMIT將實(shí)現(xiàn)新型低成本鈦合金商業(yè)化

Brooke的工程團(tuán)隊(duì)利用他們的設(shè)計(jì)框架，在位于維多利亞州卡爾頓的皇家墨爾本理工大學(xué)先進(jìn)制造園區(qū)開發(fā)并3D打印了新型合金樣品。他們采用激光束定向能量沉積 (DED-LB) 技術(shù)生產(chǎn)這些零件。

除了節(jié)省成本之外，該工藝還可以防止柱狀微結(jié)構(gòu)的形成，這種缺陷可能會(huì)導(dǎo)致某些3D打印合金的機(jī)械性能不均勻。Brooke隨后接受了皇家墨爾本理工大學(xué)的研究轉(zhuǎn)化獎(jiǎng)學(xué)金，以研究新型鈦合金商業(yè)化的下一步。RMIT還申請(qǐng)了臨時(shí)專利，以保護(hù)這種設(shè)計(jì)框架。  

△新型更堅(jiān)固、更經(jīng)濟(jì)的3D打印鈦合金樣品

該研究的主要作者擁有制造工程碩士學(xué)位，并通過澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織(CSIRO) 的ON Prime 項(xiàng)目進(jìn)行了市場(chǎng)驗(yàn)證。在為期九周的課程中，Brooke與航空航天、汽車和醫(yī)療科技行業(yè)的行業(yè)代表進(jìn)行了交談，以更好地了解他們的需求。

Brooke表示：“我從終端用戶那里聽到的明確信息是，將新合金推向市場(chǎng)，3D打印的效益不能只是小步前進(jìn)，而要實(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)還使它強(qiáng)度更高、延展性更強(qiáng)?！?br />

△使用與方法中給出的相同工藝生成的Ti-4Fe和Ti-12Mo進(jìn)行了EBSD重建，功率有所不同

總的來(lái)說，研究團(tuán)隊(duì)提出了一種高效的合金元素選擇方法，為優(yōu)化金屬增材制造工藝提供了理論基礎(chǔ)和實(shí)踐框架。但由于商業(yè)原因，RMIT的新型合金并未在研究論文中提及。研究人員表示，與標(biāo)準(zhǔn)鈦合金相比，新型3D打印技術(shù)成本能夠降低29%。同時(shí)，新的設(shè)計(jì)框架還能實(shí)現(xiàn)更均勻的3D打印，并制造出更堅(jiān)固、延展性更強(qiáng)的最終部件。 Brooke解釋道：“通過開發(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)?！?

展望未來(lái)，Brooke團(tuán)隊(duì)正積極推進(jìn)新型金屬3D打印方法的商業(yè)化落地，尋求與航空航天和醫(yī)療器械行業(yè)的合作機(jī)會(huì)，助力行業(yè)客戶提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。