3D打印（增材制造）技術的快速發展推動金屬材料進入工業制造的主要領域。與傳統鑄造或鍛造不同，3D打印通過逐層堆疊金屬粉末，結合激光或電子束熔化技術，能夠制造出傳統工藝難以實現的復雜幾何結構（如蜂窩結構、內部流道）。金屬3D打印材料需滿足高純度、低氧含量和良好流動性等要求，以確保打印過程中無孔隙、裂紋等缺陷。目前主流材料包括鈦合金、鋁合金、不銹鋼、鎳基高溫合金等，其中鋁合金因輕量化和高導熱性成為汽車和消費電子領域的熱門選擇。未來，隨著材料數據庫的完善和工藝優化，金屬3D打印將更多應用于小批量、定制化生產場景。多材料金屬3D打印技術為定制化功能梯度材料提供新可能。青海鋁合金模具鋁合金粉末廠家
鎳基高溫合金（如Inconel 718、Hastelloy X）因其在高溫（>1000℃）下的抗氧化性、抗蠕變性和耐腐蝕性，成為航空發動機、燃氣輪機及火箭噴嘴的主要材料。例如，SpaceX的SuperDraco發動機采用3D打印Inconel 718，可承受高壓燃燒環境。此類合金粉末需通過等離子霧化（PA）制備以確保低雜質含量，打印時需精確控制層間冷卻速率以避免裂紋。然而，高溫合金的高硬度導致后加工困難，電火花加工（EDM）成為關鍵工藝。據MarketsandMarkets預測，2027年高溫合金粉末市場規模將達35億美元，年均增長7.2%。陜西3D打印材料鋁合金粉末合作鋁合金焊接易產生氣孔缺陷，需采用攪拌摩擦焊等特殊工藝。
固態電池的金屬化電極與復合集流體依賴高精度制造，3D打印提供全新路徑。美國Sakuu公司采用多材料打印技術制造鋰金屬負極-固態電解質一體化結構，能量密度達450Wh/kg，循環壽命超1000次。其工藝結合鋁粉（集流體）與陶瓷電解質（Li7La3Zr2O12）的逐層沉積，界面阻抗降低至5Ω·cm。德國寶馬投資2億歐元建設固態電池打印產線，目標2025年量產車用電池，充電速度提升50%。但材料兼容性（如鋰金屬活性控制）與打印環境（“露”點<-50℃）仍是技術瓶頸。2023年該領域市場規模為1.2億美元，預計2030年突破18億美元，年復合增長率達48%。
月球與火星基地建設需依賴原位資源利用（ISRU），金屬3D打印技術可將月壤模擬物（含鈦鐵礦）與回收金屬粉末結合，實現結構件本地化生產。歐洲航天局（ESA）的“PROJECT MOONRISE”利用激光熔融技術將月壤轉化為鈦-鋁復合材料，抗壓強度達300MPa，用于建造輻射屏蔽艙。美國Relativity Space開發的“Stargate”打印機，可在火星大氣中直接打印不銹鋼燃料儲罐，減少地球運輸質量90%。挑戰包括低重力環境下的粉末控制（需電磁約束系統）與極端溫差（-180℃至+120℃）下的材料穩定性。據NSR預測，2035年太空殖民金屬3D打印市場將達27億美元，年均增長率38%。
形狀記憶合金（如NiTiNol）與磁致伸縮材料（如Terfenol-D）通過3D打印實現環境響應形變的。波音公司利用NiTi合金打印的機翼可變襟翼，在高溫下自動調整氣動外形，燃油效率提升至8%。3D打印需要精確控制相變溫度（如NiTi的Af點設定為30-50℃），并通過拓撲優化預設變形路徑。醫療領域，3D打印的Fe-Mn-Si血管支架在體溫觸發下擴張，徑向支撐力達20N/mm。2023年智能合金市場規模為3.4億美元，預計2030年達12億美元，年增長率為25%。
鋁合金表面陽極氧化處理可增強耐磨性與耐腐蝕性。青海鋁合金模具鋁合金粉末廠家
聲學超材料通過微結構設計實現聲波定向調控，金屬3D打印突破傳統制造極限。MIT團隊利用鋁硅合金打印的“聲學黑洞”結構，可將1000Hz噪聲衰減40dB，厚度5cm，用于飛機艙隔音。德國EOS與森海塞爾合作開發鈦合金耳機振膜，蜂窩-晶格復合結構使頻響范圍擴展至5Hz-50kHz，失真率低于0.01%。挑戰在于亞毫米級聲學腔體精度控制（誤差<20μm）與多物理場仿真模型優化。據 MarketsandMarkets 預測，2030年聲學金屬3D打印市場將達6.5億美元，年增長25%，主要應用于消費電子與工業降噪設備。
