几个月前，澳大利亚悉尼大学和皇家墨尔本理工大学等机构科学家通过独特的合金设计和3D打印技术研制了一类新型钛合金。新研究为更可持续地制造高性能钛合金提供了一种可行方法，这类钛合金可广泛应用于航空航天、生物医学、化学工程、国防和清洁能源等领域。

　　悉尼大学表示：研究团队研制的钛合金由两种形式钛晶体的混合物组成，分别称为α-钛相和β-钛相，每种钛晶体对应特定的钛原子排列。传统钛合金是在金属钛中添加适量铝元素生产的合金，而新研究使用氧元素和铁元素来制造钛合金。这两种元素储量丰富、价格低廉，并且可以作为α-钛相和β-钛相钛晶体的稳定剂和增强剂。据研究人员介绍，用传统工艺制备钛氧铁合金面临两个挑战：一个是氧元素对金属钛造成的脆化效应，另一个是添加铁可能导致形成大块β-钛相钛晶体时出现严重结构缺陷，从而影响合金性能。

　　为了克服传统工艺生产钛氧铁合金的局限性，该团队设计出一种独特的合金微观结构，并利用一种被称作激光定向能量沉积的3D打印工艺，以金属粉末等为原材料制备出新型钛氧铁合金。研究团队对3D打印工艺进行了大量数字模拟，明确了加工过程中的不同影响因素，再结合性能要求在微观层面对这种新型钛合金的α-钛相和β-钛相进行设计，然后通过3D打印工艺实现其设计，从而使最终获得的钛氧铁合金具有独特的微观结构和性能。与传统方法相比，用3D打印制造新型钛合金的方法具有明显环保优势，可以重新利用通常作为废料处理的低等级海绵钛以及回收的高氧钛粉等。

　　研究人员还表示，氧气造成的脆化效应是冶金领域主要挑战之一，新研究通过3D打印和微观结构设计为改善氧气造成的脆化问题提供了借鉴。

　　去年澳大利亚工程师领导的科研团队首次使用3D打印方法，获得了迄今比强度最高的钛合金，这是航空航天、国防、能源和生物医学行业的一次重大飞跃。莫纳什大学的这项最新研究表明，尖端3D打印技术可用于生产超高强度商用钛合金，让其获得前所未有的机械性能。

　　研究人员解释说：“钛合金需要复杂的铸造和热机械加工，才能获得某些关键应用所需的高强度。我们发现，3D打印等增材制造技术可以利用其独特的制造工艺，在商用钛合金内制造出超强且热稳定的部件。”

　　在最新研究中，研究团队对一种商用钛合金进行简单的热处理后，获得了超过1600兆帕的抗拉强度，是迄今为止所有3D打印金属的最高比强度，为制造出拥有独特微观结构和优良性能且可广泛应用于多个领域的结构材料铺平了道路。

　　过去十年，3D打印技术由于拥有几乎可以制造出任何几何零件的能力，引领了金属制造的新时代。钛合金目前是航空航天领域使用的主要3D打印金属部件，但大多数借助3D打印技术制成的商用钛合金无法获得令人满意的性能，因此，无法应用于某些领域或使用效果差强人意，特别是它们在室温和高温下的强度不足。研究人员说：“最新研究为商用合金的沉淀强化提供了一种全新的方法，可用来生产拥有复杂形状的真实部件，可应用于承重领域，迄今没有任何钛合金应用于这一领域。此外，我们通过3D打印加上简单的热处理即做到了这一点，这也意味着，与其他拥有类似强度的材料相比，最新技术的工艺成本大大降低。”

　　根据最新调查显示，苹果正在积极引入3D打印技术。同时，苹果正在测试使用3D打印技术来生产其智能手表的钢材质底盘。此前，荣耀发布MagicV2，其中铰链的轴盖部分首次采用钛合金3D打印工艺，激光3D打印技术进一步渗透至消费电子领域。业内人士表示，苹果秋季发布会召开后，钛合金与3D打印有望成为消费电子发展的新方向。

　　钛合金在高强度、轻量化、耐腐蚀等方面具备显著优势，有助于消费电子产品的轻薄化与耐久性。同时考虑到CNC（数控机床加工）工艺在面临结构复杂的钛合金件时加工难度大、良品率低，3D打印对复杂结构低成本敏感性的优势将成为切入点。

　　今年以来，3D打印钛合金材料在折叠手机中崭露头角，实现轻量化设计。目前电子产品金属结构件一般以不锈钢和铝合金为主，前者重量不占优，后者硬度一般。钛合金虽然同时具备硬度和重量优势，但加工难度大、良品率低。而3D打印工艺能有效地解决钛合金材料成型的问题与技术量产痛点，提升手机产品的整体体验感。

　　业内人士表示，钛合金边框是下一个各大厂商的重点发力方向，会成为旗舰机的标配。当下，旗舰机动辄就是230克以上，长时间握持手感欠佳。得益于钛合金密度小、强度高、耐腐蚀的特质，它会带来更出色的耐用性和更好的抗划伤性。同时，钛合金制造方面将结合3D打印技术，让消费者需求得到个性化满足，为消费电子产品的外观设计带来更大的创新性与自由度，打破传统制造的限制。随着消费电子产品的个性化需求日益增加，更多消费者希望可以根据自身的喜好与需求对产品进行定制。通过3D打印，消费者可以选择不同的外观、材质、功能来定制电子产品，获得更好的用户体验。

　　除能提高良品率外，3D打印应用在消费电子领域也有助于产品制造成本有效降低、效率提高。3D打印无需模具和机械加工，可以直接将设计稿转化为实体，高效制造出可供测试与评估的产品模型，简化生产过程，降低传统制造过程中所耗费的时间成本和生产装配成本，推进后续开发与创新。同时，增材制造被视为无人值守的制造过程，需要的人力成本也较少，并且一次成型，减少废材，提高材料利用率，也有助于减少用料成本。

　　近年来，3D打印市场规模高速增长。根据统计数据，2022年全球3D打印制造产品和服务的收入达到180亿美元左右，同比增长18%，3D打印行业已经连续25年保持两位数的增长趋势。据媒体报道，苹果正在积极采用3D打印技术3D打印的运用能够缩短公司的生产时间并降低生产成本。

　　3D打印的重要材料——钛和铝等均是活泼金属，这些材料可燃，因此会像粉尘一样爆炸。钛和铝的燃烧速度也非常快，并会产生极高的温度和压力，因此需要格外小心。与粉尘相关的危害程度在很大程度上取决于相关材料的数量及其在该数量下的行为。粉尘爆炸是由悬浮在封闭空间中的颗粒快速燃烧引起的。当这些颗粒与火花、明火、过热的表面或机器放电接触时，就会发生爆炸。

　　金属3D打印的从业人员要考虑所使用的集尘器或吸尘器中混合的材料，会不会引发铝热反应，是否配备了D类灭火器等等。实际上，金属3D打印的每个阶段都会产生不同的污染源（或物质）进而会造成特定的危害。金属3D打印用的金属粉末，粒径分布通常为几十微米，可被吸入肺或肺泡。对于低密度的钛、铝及其合金都是反应性金属，风险尤其大，必须受到粉尘浓度的特定限制；其他金属粉末，如钢或其他含镍合金，则被危险物质指令分类为致癌、致突变和生殖毒性材料。对粉末颗粒的长期接触和吸入会给操作人员身体健康带来一定隐患。

　　不仅如此，在组件的打印过程中危险同样存在，熔化过程产生的废气除一部分会被带入过滤系统，仍可能有一部分被排出到打印系统的外置空间，从而造成室内环境的污染。随同废气的排出，一部分惰性气体如氮气尤其是氩气，也是风险的来源。设备的维护过程，如过滤系统的清洁，其中的粉尘、灰烬比金属颗粒更加细小，若处理不当，很可能会因为成分的稳定性问题发生火灾甚至爆炸。

　　基于对SLM工艺过程的整体评估，德国Bayreuth大学开发并评估了粉末防护的特定方案，其重点在于安全防护反应性材料Ti6AlV4。为减少危害而采取的保护措施由STOP原则确定优先级顺序，实施策略要基于流程、地点以及员工保护等关键因素。

　　金属粉末的处理必须格外小心，并且在可能的情况下，应在保护性气氛中进行。目前，全封闭的工艺流程正在被设备制造商所重视，以SLM Solutions为代表的金属打印机品牌商从粉末的灌装、清理甚至中途加装等所有流程均实现了全封闭操作，这种空间分割或封装最大程度的减少了粉尘的暴露和危害。在这种情况下，3D打印手套箱就成为了一种优先的设备选择。

　　3D打印技术作为一项前沿性、先导性非常强的新兴技术，对传统制造业的工艺改造和新材料的广泛应用具有颠覆性的意义和作用。我们制造的3D打印手套箱（增材制造保护手套箱）针对航空航天特殊零部件的加工所需要的环境而设计的：3D打印设备一般采用送粉成型或铺粉成型两种，每种成型设备其需要的手套箱设计要求不同，为此需要啊根据不同需求来设计手套箱提供可靠的解决方案。

　　金属3D打印惰性气体保护系统是一套高性能、高品质的自动吸收水、氧分子的超级净化防护手套箱，提供一个纯化工作环境需求的密闭循环工作系统，可以满足特定清洁要求应用的1ppm的O2和H2O惰性的氛围环境。实现了将选择性激光溶化装置本体放置在一密封箱体内，该密闭箱体与多级粉尘手机装置和风循环装置形成闭环，氩气在该闭环内循环，系统中的气氛水含量达到小于1PPM指标，氧含量达到小于1PPM指标，实现超高纯工作气氛的环境，加工的产品可直接应用，减少再处理环节，是一套满足科研开发而设计的经济型循环净化系统。