Facturación de su vuelo a Australia con su pasaporte australiano. Cuando llegues al control de pasaportes antes de embarcar en tu vuelo, muestra tu pasaporte estadounidense, porque ahí está tu sello de entrada a Singapur, y ahí es donde tienes que conseguir un sello de salida.
Si, al facturar, la compañía aérea le pregunta por su situación migratoria en Singapur, muéstrele el pasaporte estadounidense con el sello de entrada. Del mismo modo, si el inspector de pasaportes le pregunta sobre su capacidad para entrar en Australia, muestre el pasaporte australiano. La mayoría de los países no prestan atención a los destinos de los viajeros en el control de salida, pero algunos sí lo hacen. No sé si en Singapur. En cualquier caso, está permitido tener doble nacionalidad, así que puedes mostrar ambos pasaportes cuando sea necesario.
(No conozco ninguna razón para no utilizar el pasaporte australiano para el viaje a Singapur; los ciudadanos estadounidenses con doble nacionalidad puede facturar en los vuelos internacionales que salen de EE.UU. con sus pasaportes no estadounidenses; yo lo hago todo el tiempo y nunca ha habido el más mínimo indicio de problema. Pero si tienes una buena razón para utilizar el pasaporte estadounidense para volar a Singapur, sigue los consejos anteriores).