3D打印鋯合金（如Zircaloy-4）燃料組件包殼，可設計內部蜂窩結構，提升耐壓性和中子經濟性。美國西屋電氣通過EBM制造的核反應堆格架，抗蠕變性能提高50%，服役溫度上限從400℃升至600℃。此外，鎢銅復合部件用于聚變堆前列壁裝甲，銅基體快速導熱，鎢層耐受等離子體侵蝕。但核用材料需通過嚴苛輻照測試：打印件的氦脆敏感性比鍛件高20%，需通過熱等靜壓（HIP）和納米氧化物彌散強化（ODS）工藝優化。中廣核已建立全球較早3D打印核級部件認證體系。
金屬3D打印的主要材料一一金屬粉末，其制備技術直接影響打印質量。主流工藝包括氬氣霧化法和等離子旋轉電極法（PREP）。氬氣霧化法通過高速氣流沖擊金屬液流，生成粒徑分布較寬的粉末，成本較低但易產生空心粉和衛星粉。而PREP法利用等離子電弧熔化金屬棒料，通過離心力甩出液滴形成球形粉末，其氧含量可控制在0.01%以下，球形度高達98%以上，適用于航空航天等高精度領域。例如，某企業采用PREP法生產的鈦合金粉末，其疲勞強度較傳統工藝提升20%，但設備成本是氣霧化法的3倍。內蒙古鈦合金粉末價格鋁合金3D打印件經過熱處理后，抗拉強度可提升30%以上，但易出現熱裂紋缺陷。
AI算法通過生成對抗網絡（GAN）優化支撐結構設計，使支撐體積減少70%。德國通快（TRUMPF）的AI工藝鏈系統，輸入材料屬性和零件用途后，自動生成激光功率（誤差±2%）、掃描策略和后處理方案。案例：某航空鈦合金支架的AI優化參數使抗拉強度從1100MPa提升至1250MPa。此外，數字孿生技術可預測打印變形，提前補償模型：長1米的鋁合金框架經仿真預變形修正后，尺寸偏差從2mm降至0.1mm。但AI模型依賴海量數據，中小企業數據壁壘仍是主要障礙。鈦合金粉末憑借其高的強度、耐腐蝕性和生物相容性，被廣泛應用于航空航天部件和醫療植入體的3D打印制造。
納米級金屬粉末（粒徑＜100nm）可實現超高分辨率打印（層厚＜5μm），用于微機電系統（MEMS）和醫療微型傳感器。例如，納米銀粉打印的柔性電路導電性接近塊體銀，但成本是傳統蝕刻工藝的3倍。主要瓶頸是納米粉的高活性：比表面積大導致易氧化（如鋁粉自燃），需通過表面包覆（如二氧化硅涂層）或惰性氣體封裝儲存。此外，納米顆粒吸入危害大，需配備N99級防護的封閉式打印系統。日本JFE鋼鐵已開發納米鐵粉的穩定制備工藝，未來或推動微型軸承和精密模具制造。
納米級金屬粉末的制備技術突破推動了微尺度金屬3D打印設備的發展。河北粉末廠家
AlSi10Mg鋁合金粉末在汽車和航天領域都掀起了輕量化革新。其密度為2.68g/cm，通過電子束熔融（EBM）技術成型的散熱器、衛星支架等部件可減重30%-50%。研究發現，添加0.5%納米Zr顆粒可細化晶粒至5μm以下，明著提升抗拉強度至450MPa。全球帶領企業已推出低孔隙率（<0.2%）的改性鋁合金粉末，配合原位熱處理工藝使零件耐溫性突破200℃。但需注意鋁粉的高反應性需在惰性氣體環境中處理，粉末回收率控制在80%以上才能保證經濟性。
