3D打印技術從20世紀90年代開始出現(xiàn)，其發(fā)展的基礎是高能量熱熔覆技術和快速原型技術，與傳統(tǒng)制造技術相比，不用經(jīng)過各種刀具的切割和多種繁用3D打印技術制造的鈦合金零部件，強度非常高，尺寸精確，其機械性能優(yōu)于鍛造工藝。鈦合金因其良好的生物相容性及優(yōu)異的機械性能，最主要的應用即為生物醫(yī)用材料、航空航天、精密儀器等。
鈦合金材料在3D打印材料中的具有結(jié)構(gòu)優(yōu)勢
1.比強度高。鈦合金的密度僅為鋼的60%，純鈦的強度接近普通鋼的強度，一些高強度鈦合金超過了許多合金結(jié)構(gòu)鋼的強度。因此鈦合金的比強度（強度/密度）遠大于其他金屬結(jié)構(gòu)材料，可制造出單位強度高、剛性好、質(zhì)量輕的零部件。目前飛機的發(fā)動機構(gòu)件、骨架、蒙皮、緊固件及起落架等都使用鈦合金。
2.熱強度高。鈦合金的使用溫度比鋁合金高幾百度，可在450℃～500℃的溫度下長期工作。而鋁合金的工作溫度則在200℃以下。
3.抗蝕性好。鈦合金在潮濕的大氣和海水介質(zhì)中工作，其抗蝕性遠優(yōu)于不銹鋼，對點蝕、酸蝕、應力腐蝕的抵抗力特別強。
4.低溫性能好。鈦合金在低溫下仍能保持其力學性能。比如TA7，在-253℃下還能保持一定的塑性。因此，鈦合金也是一種重要的低溫結(jié)構(gòu)材料。
鈦合金3D打印技術在醫(yī)療器具中的應用
現(xiàn)代醫(yī)療中，鈦合金技術已經(jīng)得到應用，如人工關節(jié)。隨著醫(yī)療水平的提高，人們對于人工關節(jié)或者其他的復合材料在身體中的應用也提出更高要求，這些應用于人體的材料應有更好的接觸性和相容性，同時還應完成相應的功能。鈦合金3D打印技術生產(chǎn)的人工關節(jié)確保關節(jié)具有良好的耐磨界面，同時能夠很好地與骨組織進行容和，提高人工關節(jié)的質(zhì)量和醫(yī)療水平。
中國“3D打印鈦合金組配式人工半骨盆假體”實現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化
北京大學人民醫(yī)院骨腫瘤科郭衛(wèi)教授團隊研發(fā)的通用骨盆環(huán)重建系統(tǒng)“3D打印鈦合金組配式人工半骨盆假體”在2021年2月下旬在北京實現(xiàn)轉(zhuǎn)化，幫助惡性骨盆腫瘤患者術后有尊嚴地站立行走。
澳科研機構(gòu)研發(fā)出3D打印鎳鈦合金血管支架
澳大利亞聯(lián)邦科學與工業(yè)研究組織近日發(fā)布公報說，該機構(gòu)科研人員研發(fā)出一種自膨型3D打印血管支架，可以根據(jù)患者血管特點定制，從而更好地治療外周動脈狹窄等疾病。研究人員認為，根據(jù)患者特點定制的3D打印鎳鈦合金血管支架，可更好地幫助患者恢復健康。醫(yī)生可以在醫(yī)院等現(xiàn)場指導打印出這種血管支架，還可以節(jié)約庫存支架等方面的費用。
鈦合金3D打印技術在航空航天領域的應用
3D打印技術最早于2001年開始應用于美國的艦載殲擊機中，通過鈦合金3D打印技術生產(chǎn)出飛機的承力結(jié)構(gòu)件并應用于航空生產(chǎn)。2011年英國的南安普頓大學通過3D打印技術生產(chǎn)出包括無人機的機翼、控制面板和艙門的整體框架。2012年之后，鈦合金3D打印技術在航空領域的應用取得前所未有的發(fā)展，鈦合金部件不僅在飛機制造中得到廣泛的應用，并且新型的鈦合金材料開始在火箭、航天飛機等航天設備中得到應用。
全球最大3D打印鈦合金火箭七天就能造出一枚
2019年底，在德國法蘭克福舉行的全球最大3D打印貿(mào)易展上，Titomic展出其制造的一枚5.5米高的鈦合金火箭，這是目前全球最大的3D打印鈦合金火箭。這枚火箭是昆士蘭Gilmour Space技術公司制造的27米火箭的縮小版模型，整體制造完成只用了27.6小時。
TITOMIC開發(fā)出“最大”的3D打印鈦合金無人機
澳大利亞金屬3D打印機制造商Titomic開發(fā)了據(jù)稱最大的3D打印無人機（UAV）。1.8米（直徑）鈦合金無人機是使用Titomic Kinetic Fusion（TKF）創(chuàng)建的，該公司的專利增材制造工藝符合軍用標準。
3D打印3.07米高鈦合金材質(zhì)C919中央翼緣條
在C919的設計驗證階段，中央翼緣條的成功試制貢獻巨大，傳統(tǒng)工藝6個月才能完成的制造工作，用金屬3D打印技術耗時僅僅5天，并且一次成形，一次成功，金屬原料鈦合金涂層粉末，更是幾乎沒有半點浪費。金屬3D打印出的蜂窩狀金屬結(jié)構(gòu)體，因良好的力學性能，輕量化、拓撲優(yōu)化的特點，可以廣泛應用于對材料要求極其嚴苛的航空航天航發(fā)領域。比如，替代傳統(tǒng)技術所生產(chǎn)的機翼、機身材料，在堅固結(jié)實的同時，大大地減輕航空航天器材自重，設計人員就無需再經(jīng)常為減重而不得不犧牲飛機性能，犧牲武器掛載。目前航空航天航發(fā)領域打印的兩萬余件零部件，在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化和功能提升的同時，均實現(xiàn)了整體結(jié)構(gòu)減重，最高減重超過60%。
鈦合金增材制造技術的分析和未來趨勢
隨著3D打印技術的發(fā)展，鈦合金3D打印技術會在工程材料的各個方面得到應用。鈦合金3D打印技術生產(chǎn)的鈦合金完全可以替換傳統(tǒng)鈦合金材料。隨著科學技術的進步，鈦合金材料的應用范圍將不僅僅局限于航空航天、國防和醫(yī)療衛(wèi)生方面，鈦合金3D打印技術也會不斷的完善和發(fā)展。鈦合金3D打印技術才剛開始，他的發(fā)展還需要不斷改進和完善，需要科研院校和機構(gòu)的共同努力。鈦合金3D打印技術必向著生產(chǎn)復雜化、高精度化、大型化以及低成本的方向發(fā)展。同時，3D打印技術也會在各個領域得到應用，實現(xiàn)生產(chǎn)的快速化，促進我國制造業(yè)的快速發(fā)展，大力提高我國的經(jīng)濟發(fā)展速度。