2023年2月18日，据资源库了解，近日，来自中国西安交通大学，火箭军工程大学，苏州科技大学，温州大学的研究人员已经开发出一种用钛丝加固3D打印铝的方法。

相关论文以《基于线材的新型高性能钛纤维增强 Al5183 铝合金的定向能量沉积》（Wire-based directed energy deposition of a novel high-performance titanium fiber-reinforced Al5183 Aluminum Alloy）为题发表在《Science Direct》期刊上。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2214860423000581

事实上，增强材料并不是3D打印的新方法。3D 打印中使用的许多最常见的聚合物都非常脆弱，多年来一直阻碍着它们在最终使用场景中的使用。当更多有趣的高温工程材料以及增强复合材料出现时，这种情况开始发生变化。

最常见的复合3D打印材料使用短切碳纤维，纤维与聚合物混合确实大大加强了零件。一些公司，如意大利的Roboze，表示这些部件足够坚固，可以在许多低热情况下替代金属部件。

然而，短切碳纤维的强度远不及连续碳纤维。包括Markforged和Anisoprint在内的几家公司已经开发出连续纤维3D打印机，可以在聚合物打印过程中铺设连续的碳纤维线，从而制造出非常坚固的部件。

但是，所有这些增强方法都用于聚合物材料。资源库此前从未听说过增强金属材料，因为典型的方法是尝试使用不同的金属合金来增加零件强度。现在看来实际上有一种方法可以以类似的复合方式生产连续金属。

使用铝和钛材料的实验性WAAM打印头，图片来自：ScienceDirect

5xxx铝合金由于具有良好的焊接性和耐腐蚀性等优点，在不同的工业领域得到了广泛的应用。然而，它们的强度不如2XXX系列和7XXX系列铝合金同类产品，限制了它们在高承载条件下的应用。

据研究人员表示，为了提高增材制造的Al5183铝合金的机械性能，钛纤维增强铝 (TFRA) 部件首次通过使用双线进给的线材定向能量沉积电弧制造 (DED-arc) 制造系统。通过仔细控制其进料路径和电弧热输入，增强钛纤维保持固态。钛合金丝与铝合金基体之间的界面厚度约为3-10微米，化学成分呈梯度过渡，无明显开裂倾向。

结果表明，与非纤维增强铝部件相比，通过添加10.5%体积分数的钛纤维，TFR 部件的屈服强度和抗拉强度分别提高了124%和33%。同时，其冲击能量从原来的7.9–18.0 J增加了128%。增加的强度通过混合定律理论进行了分析，并通过有限元模拟得到了验证。TFRA部件的抗冲击性能提高是由于钛纤维阻止了铝基体中的裂纹扩展。因此，这项工作为通过DED-arc制造具有连续纤维的高强度铝合金提供了一种有前途的方法。

在这里，我们可以看到研究人员使用电弧增材制造(WAAM)统作为他们的基础。WAAM方法是以电弧为热源，以线材为原料，将实心焊丝熔化挤压成型。这项技术在3D打印领域广为人知，处于此领域的公司包括Meltio，MX3D，AML3D等。

研究人员的修改包括第二个送丝，选择铝作为基础材料，钛作为辅助增强材料。钛的熔化温度远高于铝，温差允许真正的铝3D打印，但在铝结构中逐层嵌入钛链。

铝是一种受欢迎的材料，因为它需要较少的热量来熔化，但与此同时，它的强度远不及其他常用的金属，例如不锈钢，当然还有钛。这种新方法似乎能够生产比纯铝部件强度高得多的轻质铝部件——同时不需要显着增加热量。

这是一种我们尚未在任何商业金属3D打印机中看到的新方法，但对于初创公司或已经提供WAAM的公司来说，这似乎是一种有趣的可能性。

2023年2月18日，据资源库了解，近日，来自中国西安交通大学，火箭军工程大学，苏州科技大学，温州大学的研究人员已经开发出一种用钛丝加固3D打印铝的方法。

相关论文以《基于线材的新型高性能钛纤维增强 Al5183 铝合金的定向能量沉积》（Wire-based directed energy deposition of a novel high-performance titanium fiber-reinforced Al5183 Aluminum Alloy）为题发表在《Science Direct》期刊上。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2214860423000581

事实上，增强材料并不是3D打印的新方法。3D 打印中使用的许多最常见的聚合物都非常脆弱，多年来一直阻碍着它们在最终使用场景中的使用。当更多有趣的高温工程材料以及增强复合材料出现时，这种情况开始发生变化。

最常见的复合3D打印材料使用短切碳纤维，纤维与聚合物混合确实大大加强了零件。一些公司，如意大利的Roboze，表示这些部件足够坚固，可以在许多低热情况下替代金属部件。

然而，短切碳纤维的强度远不及连续碳纤维。包括Markforged和Anisoprint在内的几家公司已经开发出连续纤维3D打印机，可以在聚合物打印过程中铺设连续的碳纤维线，从而制造出非常坚固的部件。

但是，所有这些增强方法都用于聚合物材料。资源库此前从未听说过增强金属材料，因为典型的方法是尝试使用不同的金属合金来增加零件强度。现在看来实际上有一种方法可以以类似的复合方式生产连续金属。

使用铝和钛材料的实验性WAAM打印头，图片来自：ScienceDirect

5xxx铝合金由于具有良好的焊接性和耐腐蚀性等优点，在不同的工业领域得到了广泛的应用。然而，它们的强度不如2XXX系列和7XXX系列铝合金同类产品，限制了它们在高承载条件下的应用。

据研究人员表示，为了提高增材制造的Al5183铝合金的机械性能，钛纤维增强铝 (TFRA) 部件首次通过使用双线进给的线材定向能量沉积电弧制造 (DED-arc) 制造系统。通过仔细控制其进料路径和电弧热输入，增强钛纤维保持固态。钛合金丝与铝合金基体之间的界面厚度约为3-10微米，化学成分呈梯度过渡，无明显开裂倾向。

结果表明，与非纤维增强铝部件相比，通过添加10.5%体积分数的钛纤维，TFR 部件的屈服强度和抗拉强度分别提高了124%和33%。同时，其冲击能量从原来的7.9–18.0 J增加了128%。增加的强度通过混合定律理论进行了分析，并通过有限元模拟得到了验证。TFRA部件的抗冲击性能提高是由于钛纤维阻止了铝基体中的裂纹扩展。因此，这项工作为通过DED-arc制造具有连续纤维的高强度铝合金提供了一种有前途的方法。

在这里，我们可以看到研究人员使用电弧增材制造(WAAM)统作为他们的基础。WAAM方法是以电弧为热源，以线材为原料，将实心焊丝熔化挤压成型。这项技术在3D打印领域广为人知，处于此领域的公司包括Meltio，MX3D，AML3D等。

研究人员的修改包括第二个送丝，选择铝作为基础材料，钛作为辅助增强材料。钛的熔化温度远高于铝，温差允许真正的铝3D打印，但在铝结构中逐层嵌入钛链。

铝是一种受欢迎的材料，因为它需要较少的热量来熔化，但与此同时，它的强度远不及其他常用的金属，例如不锈钢，当然还有钛。这种新方法似乎能够生产比纯铝部件强度高得多的轻质铝部件——同时不需要显着增加热量。

这是一种我们尚未在任何商业金属3D打印机中看到的新方法，但对于初创公司或已经提供WAAM的公司来说，这似乎是一种有趣的可能性。