碳纖維增強鋁基（AlSi10Mg+20% CF）復合材料通過3D打印實現各向異性設計。美國密歇根大學開發的定向碳纖維鋪放技術，使復合材料沿纖維方向的導熱系數達220W/m·K，垂直方向為45W/m·K，適用于定向散熱衛星載荷支架。另一案例是氧化鋁顆粒（Al?O?）增強鈦基復合材料，硬度提升至650HV，用于航空發動機耐磨襯套。挑戰在于增強相與基體的界面結合——采用等離子球化預包覆工藝，在鈦粉表面沉積200nm Al?O?層，可使界面剪切強度從50MPa提升至180MPa。未來，多功能復合材料（如壓電、熱電特性集成）或推動智能結構件發展。

工業金屬部件正通過嵌入式傳感器實現智能運維。西門子能源在燃氣輪機葉片內部打印微型熱電偶（材料為Pt-Rh合金），實時監測溫度分布（精度±1℃），并通過LoRa無線傳輸數據。該傳感器通道直徑0.3mm，與結構同步打印，界面強度達基體材料的95%。另一案例是GE的3D打印油管接頭，內嵌光纖布拉格光柵（FBG），可檢測應變與腐蝕，預測壽命誤差<5%。但金屬打印的高溫環境會損壞傳感器，需開發耐高溫封裝材料（如Al?O?陶瓷涂層），并在打印中途暫停以植入元件，導致效率降低30%。江蘇鈦合金模具鈦合金粉末合作激光選區熔化（SLM）是當前主流的金屬3D打印技術之一。

鈦合金粉末的應用領域正隨著增材制造等先進成形技術的成熟而迅速拓展，深刻改變著多個高級產業的制造格局。在航空航天領域，其應用耀眼。利用3D打印技術，鈦合金粉末可以直接制造出傳統鍛造和機加工難以實現甚至無法制造的復雜拓撲優化結構、一體化構件和內部冷卻流道。這不僅明顯減輕了飛機骨架、發動機艙支架、火箭發動機噴注器、渦輪葉片、葉盤（Blisk）等關鍵部件的重量（帶來可觀的燃油效率和載荷提升），還大幅減少了材料浪費（從傳統加工的“減法”到近凈成形的“加法”）和加工工序，縮短了研制周期。例如，大型客機的艙門鉸鏈支架、戰斗機承力結構件、衛星支架等都已實現鈦合金粉末的增材制造批產。

金屬-陶瓷或金屬-聚合物多材料3D打印正拓展功能器件邊界。例如，NASA采用梯度材料打印的火箭噴嘴，內層使用耐高溫鎳基合金（Inconel 625），外層結合銅合金（GRCop-42）提升導熱性，界面結合強度達200MPa。該技術需精確控制不同材料的熔融溫度差（如銅1083℃ vs 鎳1453℃），通過雙激光系統分區熔化。此外，德國Fraunhofer研究所開發的冷噴涂復合打印技術，可在鈦合金基體上沉積碳化鎢涂層，硬度提升至1500HV，用于鉆探工具耐磨部件。但多材料打印的殘余應力管理仍是難點，需通過有限元模擬優化層間熱分布金屬粉末的粒徑分布直接影響3D打印的成型質量。

超導量子比特需要極端精密的金屬結構。IBM采用電子束光刻（EBL）與電鍍工藝結合，3D打印的鈮（Nb）諧振腔品質因數（Q值）達10^6，用于量子芯片的微波傳輸。關鍵技術包括：① 超導鈮粉（純度99.999%）的低溫（-196℃）打印，抑制氧化；② 表面化學拋光（粗糙度Ra<0.1μm）減少微波損耗；③ 氦氣冷凍環境（4K）下的形變補償算法。在新進展中，谷歌量子團隊打印的3D Transmon量子比特，相干時間延長至200μs，但產量仍限于每周10個，需突破超導粉末的大規模制備技術。

多材料金屬3D打印可實現梯度功能結構的定制化生產。安徽鈦合金物品鈦合金粉末哪里買

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——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%。