Ny titanlegering gör 3D‑utskrift starkare och billigare

Forskare vid RMIT University har undersökt hur sammansättningen styr kornstrukturen i 3D-utskrivna titanlegeringar. Studien i Nature Communications ger en modell för att förutse om utskriften bildar långa kolumnära korn eller jämnare, likaxliga korn. Det är forskning om legeringsdesign, inte en färdigcertifierad komponent för flygplan eller medicinska implantat.

Varför spelar kornstrukturen roll?

Titanlegeringar är attraktiva tack vare sin styrka, låga vikt och korrosionsbeständighet. Vid laserbaserad additiv tillverkning svalnar metallen snabbt. Då kan långa korn växa längs byggriktningen och ge olika mekaniska egenskaper i olika riktningar. En mer likaxlig kornstruktur kan minska denna anisotropi. Kornformen ensam visar dock inte att en färdig del klarar belastning, utmattning eller kraven för ett implantat.

Källa: RMIT University

Tre sätt att förutsäga kornformen

Forskarna jämförde tre mått som beräknas ur legeringens sammansättning: stelningsintervall under icke-jämviktsförhållanden, tillväxtbegränsningsfaktor och en parameter P för konstitutionell underkylning. De framställde titan–järn-, titan–koppar-, titan–koppar–järn- och titan–molybdenlegeringar med laserbaserad riktad energiavsättning. I dessa försök var P den mest tillförlitliga av de tre parametrarna för att förutsäga kornformen. Forskarna jämförde även med tidigare resultat från andra legeringar och tillverkningsmetoder.

Metoden kan hjälpa ingenjörer att välja legeringsämnen mer systematiskt. Den garanterar inte samma resultat för varje utskrift: pulver, laserinställningar, värmebehandling och komponentens geometri påverkar fortfarande slutprodukten.

Vad betyder påståendet om 29 procent lägre kostnad?

I ett pressmeddelande från juli 2025 beskriver RMIT en separat patenteringsaktuell legering där dyrt vanadin ersätts av billigare ämnen. Universitetet uppger att den är omkring 29 procent billigare att framställa och har bättre egenskaper än den jämförda vanliga 3D-utskrivna Ti-6Al-4V-legeringen. Den exakta sammansättningen och kostnadsjämförelsen presenteras inte i artikeln i Nature Communications. Siffran är därför inte ett generellt bevis på att all industriell titanproduktion kan bli 29 procent billigare.

Vägen till användning

Flyg, fordon och medicinteknik kan på sikt ha nytta av bättre kontrollerad kornstruktur och lägre kostnader. Varje användning kräver tester av bland annat hållfasthet, utmattning och korrosion; för implantat behövs även biokompatibilitet och myndighetsgodkännande. RMIT söker utvecklingspartner. Någon säker kommersialiseringstid på fem till tio år finns inte.

Företag i den bredare branschen

Nano Dimension arbetar med andra former av 3D-utskrift, bland annat elektroniska konstruktioner. Bolaget deltog inte i RMIT:s experiment och resultaten är ingen prognos för dess aktie.

(NNDM )

Senaste nytt om Nano Dimension

Studie

Brooke, R. m.fl. (2025), ”Compositional criteria to predict columnar to equiaxed transitions in metal additive manufacturing”, Nature Communications 16, 5710. doi:10.1038/s41467-025-60162-0.