金屬3D打印正在突破傳統(tǒng)建筑設(shè)計(jì)的極限，尤其是大型鋼結(jié)構(gòu)與裝飾構(gòu)件的定制化生產(chǎn)。荷蘭MX3D公司利用WAAM（電弧增材制造）技術(shù)，以不銹鋼和鋁合金粉末為原料，成功打印出跨度12米的鋼橋，其內(nèi)部晶格結(jié)構(gòu)使重量減輕40%，同時(shí)承載能力達(dá)5噸。該技術(shù)通過(guò)機(jī)器人臂配合電弧焊接逐層堆疊，打印速度可達(dá)10kg/h，但表面粗糙度較高（Ra>50μm），需結(jié)合數(shù)控銑削進(jìn)行后處理。未來(lái)，建筑行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)在于開(kāi)發(fā)低成本鐵基粉末（如Fe-316L）與抗風(fēng)抗震性能優(yōu)化，例如迪拜3D打印辦公樓項(xiàng)目中，鈦合金加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)使整體結(jié)構(gòu)抗扭強(qiáng)度提升30%。回收鈦合金粉末的再處理技術(shù)取得突破，通過(guò)氫化脫氫工藝恢復(fù)粉末流動(dòng)性，降低原料成本30%以上。貴州鈦合金物品鈦合金粉末合作

4D打印通過(guò)材料自變形能力實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)隨時(shí)間或環(huán)境變化的功能。鎳鈦諾（Nitinol）形狀記憶合金粉末的SLM打印技術(shù)，可制造體溫“激”活的血管支架——在37℃時(shí)直徑擴(kuò)張20%，恢復(fù)預(yù)設(shè)形態(tài)。德國(guó)馬普研究所開(kāi)發(fā)的梯度NiTi合金，通過(guò)調(diào)控鉬（Mo）摻雜量（0-5%），使相變溫度在-50℃至100℃間精確可調(diào)，適用于極地裝備的自適應(yīng)密封環(huán)。技術(shù)難點(diǎn)在于打印過(guò)程的熱循環(huán)會(huì)改變奧氏體-馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)，需通過(guò)800℃×2h的固溶處理恢復(fù)記憶效應(yīng)。4D打印的航天天線支架已通過(guò)ESA測(cè)試，在太空溫差（-170℃至120℃）下自主展開(kāi)，展開(kāi)誤差<0.1°，較傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)減重80%。

將MOF材料（如ZIF-8）與金屬粉末復(fù)合，可賦予3D打印件多功能特性。美國(guó)西北大學(xué)團(tuán)隊(duì)在316L不銹鋼粉末表面生長(zhǎng)2μm厚MOF層，打印的化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)壁比表面積提升至1200m2/g，催化效率較傳統(tǒng)材質(zhì)提高4倍。在儲(chǔ)氫領(lǐng)域，鈦合金-MOF復(fù)合結(jié)構(gòu)通過(guò)SLM打印形成微米級(jí)孔道（孔徑0.5-2μm），在30bar壓力下儲(chǔ)氫密度達(dá)4.5wt%，超越多數(shù)固態(tài)儲(chǔ)氫材料。挑戰(zhàn)在于MOF的熱分解溫度（通常<400℃）與金屬打印高溫環(huán)境不兼容，需采用冷噴涂技術(shù)后沉積MOF層，界面結(jié)合強(qiáng)度需≥50MPa以實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。

全固態(tài)電池的3D打印鋰金屬負(fù)極可突破傳統(tǒng)箔材局限。美國(guó)Sakuu公司采用納米鋰粉（粒徑<5μm）與固態(tài)電解質(zhì)復(fù)合粉末，通過(guò)多噴頭打印形成3D多孔結(jié)構(gòu)，比容量提升至3860mAh/g（理論值90%），且枝晶抑制效果明顯。正極方面，NCM811粉末與碳納米管（CNT）的梯度打印使界面阻抗降低至3Ω·cm2，電池能量密度達(dá)450Wh/kg。挑戰(zhàn)在于：① 鋰粉的惰性氣氛控制（氧含量<1ppm）；② 層間固態(tài)電解質(zhì)薄膜打印（厚度<5μm）；③ 高溫?zé)Y(jié)（200℃）下的尺寸穩(wěn)定性。2025年目標(biāo)實(shí)現(xiàn)10Ah級(jí)打印電池量產(chǎn)。

鎂合金（如WE43）和鐵基合金的3D打印植入體，可在人體內(nèi)逐步降解，避免二次手術(shù)取出。韓國(guó)浦項(xiàng)工科大學(xué)打印的Mg-Zn-Ca多孔骨釘，通過(guò)調(diào)控孔徑（300-500μm）和磷酸鈣涂層厚度，將降解速率從每月1.2mm降至0.3mm，與骨愈合速度匹配。但鎂的劇烈放氫反應(yīng)易引發(fā)組織炎癥，需在粉末中添加1-2%的稀土元素（如釹）抑制腐蝕。另一突破是鐵基支架的磁性引導(dǎo)降解——復(fù)旦大學(xué)團(tuán)隊(duì)在Fe-Mn合金中嵌入四氧化三鐵納米顆粒，通過(guò)外部磁場(chǎng)加速局部離子釋放，實(shí)現(xiàn)降解周期從24個(gè)月縮短至6-12個(gè)月的可編程控制。此類材料已進(jìn)入動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段，但長(zhǎng)期生物安全性仍需驗(yàn)證。鈦合金梯度多孔結(jié)構(gòu)的3D打印技術(shù)，在人工關(guān)節(jié)中實(shí)現(xiàn)力學(xué)性能與骨細(xì)胞生長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)匹配。甘肅鈦合金工藝品鈦合金粉末合作

鈦合金3D打印件的抗拉強(qiáng)度可達(dá)1000MPa以上。貴州鈦合金物品鈦合金粉末合作

微型無(wú)人機(jī)（<250g）需要極大輕量化與結(jié)構(gòu)功能一體化。美國(guó)AeroVironment公司采用鋁鈧合金（Al-Mg-Sc）粉末打印的機(jī)翼骨架，壁厚0.2mm，內(nèi)部集成氣動(dòng)傳感器通道與射頻天線，整體減重60%。動(dòng)力系統(tǒng)方面，3D打印的鈦合金無(wú)刷電機(jī)殼體（含散熱鰭片）使功率密度達(dá)5kW/kg，配合空心轉(zhuǎn)子軸設(shè)計(jì)（壁厚0.5mm），續(xù)航時(shí)間延長(zhǎng)至120分鐘。但微型化帶來(lái)粉末清理難題——以色列Nano Dimension開(kāi)發(fā)真空振動(dòng)篩分系統(tǒng)，可消除99.99%的未熔顆粒（粒徑>5μm），確保電機(jī)軸承無(wú)卡滯風(fēng)險(xiǎn)。