海洋環境下，3D打印金屬材料需抵御高鹽霧、微生物腐蝕及應力腐蝕開裂。雙相不銹鋼（如2205）與哈氏合金（C-276）通過3D打印制造的船用螺旋槳與海水閥體，腐蝕速率低于0.01mm/年，壽命延長至20年以上。挪威公司Kongsberg采用鎳鋁青銅（NAB）粉末打印的推進器，通過熱等靜壓（HIP）后處理，耐空蝕性能提升40%。然而，海洋工程部件尺寸大（如深海鉆井支架），需開發多激光協同打印設備。據Grand View Research預測，2028年海洋工程金屬3D打印市場將達7.5億美元，CAGR為11.3%。
模仿生物結構（如蜂窩、骨小梁）的輕量化設計正通過金屬3D打印實現工程化應用。瑞士醫療公司Medacta利用鈦合金打印仿生多孔髖臼杯，孔隙率70%，彈性模量接近人體骨骼，減少應力遮擋效應50%。在航空領域，空客A320的仿生艙門支架采用鋁合金晶格結構，通過有限元拓撲優化實現載荷自適應分布，疲勞壽命延長3倍。挑戰在于復雜結構的支撐去除與表面光潔度控制，需結合激光拋光與流體動力學后處理。未來，AI驅動的生成式設計軟件將進一步加速仿生結構創新。
量子計算超導電路與低溫器件的制造依賴高純度金屬材料與復雜幾何結構。IBM采用鋁-鈮合金（Al/Nb）3D打印約瑟夫森結，在10mK溫度下實現量子比特相干時間延長至500微秒，較傳統光刻工藝提升3倍。其工藝通過超高真空電子束熔化（EBM）確保界面氧含量低于0.001%，臨界電流密度達10kA/cm。荷蘭QuTech團隊利用鈦合金打印稀釋制冷機內部支撐結構，熱導率降低至0.1W/m·K，減少熱量泄漏60%。技術難點包括超導材料的多層異質結打印與極低溫環境兼容性驗證。2023年量子計算金屬3D打印市場規模為1.5億美元，預計2030年突破12億美元，年均增長45%。
汽車行業對金屬3D打印的需求聚焦于輕量化與定制化，但是量產面臨成本與速度瓶頸。特斯拉采用AlSi10Mg打印的Model Y電池托盤支架，將零件數量從171個減至2個，但單件成本仍為鑄造件的3倍。德國大眾的“Trinity”項目計劃2030年實現50%結構件3D打印，依托粘結劑噴射技術（BJT）將成本降至$5/立方厘米以下。行業需突破高速打印（>1kg/h）與粉末循環利用技術，據麥肯錫預測，2025年汽車金屬3D打印市場將達23億美元，滲透率提升至3%。
分布式制造通過本地化3D打印中心減少供應鏈長度與碳排放，尤其適用于備件短缺或緊急生產場景。西門子與德國鐵路合作建立“移動打印工廠”，利用移動式金屬3D打印機（如Trumpf TruPrint 5000）在火車站現場修復鋁合金制動部件，48小時內交付，成本為空運采購的1/5。美國海軍在航母部署Desktop Metal Studio系統，可打印鈦合金管道接頭，將戰損修復時間從6周縮短至3天。分布式制造依賴云平臺實時同步設計數據，如PTC的ThingWorx系統支持全球1000+節點協同。2023年該模式市場規模達6.2億美元，預計2030年達28億美元，但需解決知識產權保護與質量一致性難題。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。內蒙古金屬粉末鋁合金粉末
鋁合金粉末的衛星球（衛星顆粒）過多會導致鋪粉缺陷。重慶金屬材料鋁合金粉末合作
鈮鈦（Nb-Ti）與釔鋇銅氧（YBCO）等超導材料的3D打印技術，正推動核磁共振（MRI）與聚變反應堆高效能組件發展。英國托卡馬克能源公司通過電子束熔化（EBM）制造鈮錫（Nb3Sn）超導線圈，臨界電流密度達3000A/mm（4.2K），較傳統繞線工藝提升20%。美國麻省理工學院（MIT）利用直寫成型（DIW）打印YBCO超導帶材，長度突破100米，77K下臨界磁場達10T。挑戰在于超導相形成的精確溫控（如Nb3Sn需700℃熱處理48小時）與晶界雜質控制。據IDTechEx預測，2030年超導材料3D打印市場將達4.7億美元，年增長率31%，主要應用于能源與醫療設備。
