3D打印鈮鈦（Nb-Ti）超導線圈通過拓撲優化設計，臨界電流密度（Jc）達5×10? A/cm2（4.2K），較傳統繞制工藝提升40%。美國MIT團隊采用SLM技術打印的ITER聚變堆超導磁體骨架，內部集成多級冷卻流道（小直徑0.2mm），使磁場均勻性誤差＜0.01%。挑戰在于超導粉末的低溫脆性：打印過程中需將基板冷卻至-196℃（液氮溫區），并采用脈沖激光（脈寬10ns）降低熱應力。日本住友電工開發的Bi-2212高溫超導粉末，通過EBM打印成電纜芯材，77K下傳輸電流超10kA，但生產成本是傳統法的5倍。梯度金屬材料的3D打印實現了單一構件不同區域力學性能的定制化分布。臺州鋁合金粉末

超高速激光熔覆（EHLA）以10-50m/min的掃描速度在基體表面熔覆金屬粉末，熱輸入降低至常規熔覆的10%，實現納米晶涂層（晶粒尺寸＜100nm）。德國亞琛大學采用EHLA在柴油發動機活塞環表面熔覆WC-12Co粉末，硬度達HRC 65，耐磨性提升8倍，使用壽命延長至50萬公里。關鍵技術包括：① 同軸送粉精度±0.1mm；② 激光-粉末流耦合控制（能量密度300J/mm2）；③ 閉環溫控系統（波動±5℃）。中國徐工集團應用EHLA修復礦山機械軋輥，單件修復成本降低70%，但涂層結合強度（＞450MPa）需通過HIP后處理保障，工藝鏈復雜度增加。臺州鋁合金粉末鈷鉻合金粉末在齒科3D打印中廣泛應用，其耐腐蝕性優于傳統鑄造工藝。

模仿蜘蛛網的梯度晶格結構，3D打印鈦合金承力件的抗沖擊性能提升80%。空客A350的機翼接頭采用仿生分形設計，減重高達30%且載荷能力達15噸。德國KIT研究所通過拓撲優化生成的髖關節植入體，彈性模量匹配人骨（3-30GPa），術后骨整合速度提升40%。但仿生結構支撐去除困難：需開發水溶性支撐材料（如硫酸鈣基材料），溶解速率控制在0.1mm/h，避免損傷主體結構。美國3D Systems的“仿生套件”軟件可自動生成輕量化結構，設計效率提升10倍。

多激光金屬3D打印系統通過4-8組激光束分區掃描，將大型零件（如飛機翼梁）的打印速度提升至1000cm3/h。德國EOS的M 300-4系統采用4×400W激光，通過智能路徑規劃避免熱干擾，將3米長的鈦合金航天支架制造周期從3個月縮至2周。關鍵技術在于實時熱場監控：紅外傳感器以1000Hz頻率捕捉溫度場，動態調整激光功率（±10%），使殘余應力降低40%。空客A380的機翼鉸鏈部件采用該技術制造，減重35%并通過了20萬次疲勞測試。但多激光系統的校準精度需控制在5μm以內，維護成本占設備總成本的30%。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。

冷噴涂技術以超音速（Mach 3）噴射金屬顆粒，通過塑性變形固態沉積成型，適用于熱敏感材料。美國VRC Metal Systems采用冷噴涂修復直升機變速箱齒輪，結合強度300MPa，成本較激光熔覆降低60%。NASA將冷噴涂鋁用于國際空間站外殼修補，抗微隕石撞擊性能提升3倍。挑戰包括：① 粉末需高塑性（如純銅、鋁）；② 基體表面需噴砂處理（粗糙度Ra 5μm）；③ 沉積效率50-70%。較新進展中，澳大利亞Titomic公司開發動力學冷噴涂（Kinetic Spray），沉積速率達45kg/h，可制造9米長船用螺旋槳。高溫合金粉末在航空發動機渦輪葉片3D打印中展現出優異的耐高溫蠕變性能。湖北因瓦合金粉末合作

粉末冶金鐵基材料通過滲銅處理，可同時提升材料的強度與耐磨性能。臺州鋁合金粉末

鎳基合金粉末在燃氣輪機葉片制造中具有不可替代性。其3D打印需克服高殘余應力（>800MPa）和開裂傾向，目前采用預熱基板（400-600℃）和層間緩冷技術可有效控制缺陷。粉末化學需嚴格匹配ASTM F3056標準，其中Nb含量（5.0%-5.5%）直接影響γ"強化相析出。德國某研究所通過雙峰粒徑分布（10-30μm與50-80μm混合）提升堆積密度至65%，使零件在1000℃下的蠕變壽命延長3倍。該材料單公斤成本超過$500，主要受制于真空感應熔煉氣霧化（VIGA）的高能耗工藝。