4D打印通過材料自變形能力實現結構隨時間或環境變化的功能。鎳鈦諾（Nitinol）形狀記憶合金粉末的SLM打印技術，可制造體溫“激”活的血管支架一一在37℃時直徑擴張20%，恢復預設形態。德國馬普研究所開發的梯度NiTi合金，通過調控鉬（Mo）摻雜量（0-5%），使相變溫度在-50℃至100℃間精確可調，適用于極地裝備的自適應密封環。技術難點在于打印過程的熱循環會改變奧氏體-馬氏體轉變點，需通過800℃×2h的固溶處理恢復記憶效應。4D打印的航天天線支架已通過ESA測試，在太空溫差（-170℃至120℃）下自主展開，展開誤差<0.1°，較傳統機構減重80%。
金屬3D打印過程的高頻監控技術正從“事后檢測”轉向“實時糾偏”。美國Sigma Labs的PrintRite3D系統，通過紅外熱像儀與光電二極管陣列，以每秒10萬幀捕捉熔池溫度場與飛濺顆粒，結合AI算法預測氣孔率并動態調整激光功率。案例顯示，該系統將Inconel 718渦輪葉片的內部缺陷率從5%降至0.3%。此外，聲發射傳感器可檢測層間未熔合一一德國BAM研究所利用超聲波特征頻率（20-100kHz）識別微裂紋，精度達98%。未來，結合數字孿生技術，可實現全流程虛擬映射，將打印廢品率控制在0.1%以下。貴州金屬材料鈦合金粉末合作鈦合金的蜂窩結構打印可大幅減輕部件重量。
微型無人機（<250g）需要極大輕量化與結構功能一體化。美國AeroVironment公司采用鋁鈧合金（Al-Mg-Sc）粉末打印的機翼骨架，壁厚0.2mm，內部集成氣動傳感器通道與射頻天線，整體減重60%。動力系統方面，3D打印的鈦合金無刷電機殼體（含散熱鰭片）使功率密度達5kW/kg，配合空心轉子軸設計（壁厚0.5mm），續航時間延長至120分鐘。但微型化帶來粉末清理難題一一以色列Nano Dimension開發真空振動篩分系統，可消除99.99%的未熔顆粒（粒徑>5μm），確保電機軸承無卡滯風險。
3D打印微型金屬結構（如射頻濾波器、MEMS傳感器）正推動電子器件微型化。美國nScrypt公司采用的微噴射粘結技術，以納米銀漿（粒徑50nm）打印線寬10μm的電路，導電性達純銀的95%。在5G天線領域中，鈦合金粉末通過雙光子聚合（TPP）技術制造亞微米級諧振器，工作頻率將覆蓋28GHz毫米波頻段，插損低于0.3dB。但微型打印的挑戰在于粉末清理一一日本發那科（FANUC）開發超聲波振動篩分系統，可消除99.9%的未熔顆粒，確保器件良率超98%。3D打印金屬材料的疲勞性能研究仍存在技術瓶頸。
3D打印金屬材料（又稱金屬增材制造材料）是高級制造業的主要突破方向之一。其技術原理基于逐層堆積成型，通過高能激光或電子束選擇性熔化金屬粉末，實現復雜結構的直接制造。與傳統鑄造或鍛造工藝相比，3D打印無需模具，可大幅縮短產品研發周期，尤其適用于航空航天領域的小批量定制化部件。例如，GE航空采用鈦合金3D打印技術制造的燃油噴嘴，將20個傳統零件整合為單一結構，重量減輕25%，耐用性明顯提升。然而，該技術對粉末材料要求極高，需滿足低氧含量、高球形度及粒徑均一性，制備成本約占整體成本的30%-50%。未來，隨著等離子霧化、氣霧化技術的優化，金屬粉末的工業化生產效率有望進一步提升。醫療領域利用3D打印金屬材料制造個性化骨科植入物。貴州金屬材料鈦合金粉末合作
電弧增材制造（WAAM）技術利用鈦合金絲材，實現大型航空航天結構件的低成本快速成型。中國臺灣冶金鈦合金粉末價格
鎢（熔點3422℃）和鉬（熔點2623℃）的3D打印在核聚變反應堆與火箭噴嘴領域至關重要。傳統工藝無法加工復雜內冷通道，而電子束熔化（EBM）技術可在真空環境下以3000℃以上高溫熔化鎢粉，實現99.2%致密度的偏濾器部件。美國ORNL實驗室打印的鎢銅梯度材料，界面熱導率達180W/m·K，可承受1500℃熱沖擊循環。但難點在于打印過程中的熱裂紋控制一一通過添加0.5% LaO顆粒細化晶粒，可將抗熱震性提升3倍。目前，高純度鎢粉（>99.95%）成本高達$800/kg，限制其大規模應用。
