金屬玻璃（如Zr基、Fe基）因非晶態(tài)結(jié)構(gòu)具備超”高“強(qiáng)度（2GPa）和彈性極限（2%），但其快速凝固特性使3D打印難度極高。加州理工學(xué)院采用超高速激光熔化（冷卻速率達(dá)1×10^6 K/s）成功打印出塊體非晶合金齒輪，硬度HV 550，耐磨性比鋼制齒輪高5倍。然而，打印厚度受限（通常<5mm），且需嚴(yán)格控制粉末氧含量（<0.01%）。目前全球少數(shù)企業(yè)（如Liquidmetal）實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，市場規(guī)模約1.2億美元，但隨工藝突破有望在精密儀器與運(yùn)動(dòng)器材領(lǐng)域爆發(fā)。

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(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)及火箭噴嘴的主要材料。例如，SpaceX的SuperDraco發(fā)動(dòng)機(jī)采用3D打印Inconel 718，可承受高壓燃燒環(huán)境。此類合金粉末需通過等離子霧化（PA）制備以確保低雜質(zhì)含量，打印時(shí)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(dǎo)致后加工困難，電火花加工（EDM）成為關(guān)鍵工藝。據(jù)MarketsandMarkets預(yù)測，2027年高溫合金粉末市場規(guī)模將達(dá)35億美元，年均增長7.2%。海南鋁合金鋁合金粉末“高”強(qiáng)鋁合金在航空結(jié)構(gòu)件中替代鋼材實(shí)現(xiàn)輕量化突破。

鈦合金（如Ti-6Al-4V）憑借優(yōu)越的生物相容性、“高”強(qiáng)度重量比（抗拉強(qiáng)度≥900MPa）和耐腐蝕性，成為骨科植入物和航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的主要材料。3D打印技術(shù)可定制復(fù)雜多孔結(jié)構(gòu)，促進(jìn)骨骼細(xì)胞長入，縮短患者康復(fù)周期。在航空領(lǐng)域，GE公司通過3D打印鈦合金燃油噴嘴，將傳統(tǒng)20個(gè)零件集成為1個(gè)，減重25%并提高耐用性。然而，鈦合金粉末成本高昂（每公斤約300-500美元），且打印過程中易與氧、氮發(fā)生反應(yīng)，需在真空或高純度惰性氣體環(huán)境中操作。未來，低成本鈦粉制備技術(shù)（如氫化脫氫法）或?qū)⑼苿?dòng)其更廣泛應(yīng)用。

軟體機(jī)器人對高彈性與導(dǎo)電性金屬材料的需求，推動(dòng)形狀記憶合金（SMA）與液態(tài)金屬的3D打印創(chuàng)新。哈佛大學(xué)團(tuán)隊(duì)利用NiTi合金打印仿生章魚觸手，通過焦耳加熱觸發(fā)形變，抓握力達(dá)10N，響應(yīng)時(shí)間<0.1秒。德國Festo的“氣動(dòng)肌肉”采用銀-彈性體復(fù)合打印，拉伸率超500%，電阻變化率實(shí)時(shí)反饋壓力狀態(tài)。醫(yī)療領(lǐng)域，3D打印的液態(tài)金屬（eGaIn）神經(jīng)電極可自適應(yīng)腦組織形變，信號(hào)采集精度提升30%。據(jù)ABI Research預(yù)測，2030年軟體機(jī)器人金屬3D打印材料市場將達(dá)7.3億美元，年增長率42%，但需解決長期循環(huán)穩(wěn)定性（>10萬次）與生物相容性認(rèn)證難題。鋁合金回收利用率超90%，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨勢。

核能行業(yè)對材料的極端耐輻射性、高溫穩(wěn)定性及耐腐蝕性要求極高，推動(dòng)金屬3D打印技術(shù)成為關(guān)鍵解決方案。法國電力集團(tuán)（EDF）采用激光粉末床熔融（LPBF）技術(shù)制造核反應(yīng)堆壓力容器內(nèi)壁的鎳基合金（Alloy 690）涂層，厚度精確至0.1mm，耐中子輻照性能較傳統(tǒng)焊接工藝提升50%。該涂層通過梯度設(shè)計(jì)（Cr含量從28%漸變至32%），有效抑制應(yīng)力腐蝕開裂。此外，美國西屋電氣利用電子束熔化（EBM）打印鋯合金（Zircaloy-4）燃料組件格架，孔隙率低于0.2%，可在1200℃高溫蒸汽中保持結(jié)構(gòu)完整性。然而，核級(jí)認(rèn)證需通過ASME III標(biāo)準(zhǔn)，涉及長達(dá)數(shù)年的輻照測試與失效分析。據(jù)國際原子能機(jī)構(gòu)（IAEA）預(yù)測，2030年核能領(lǐng)域金屬3D打印市場規(guī)模將達(dá)14億美元，年均增長12%，主要集中于第四代反應(yīng)堆與核廢料處理裝備制造。氣霧化法制備的金屬粉末具有高球形度和低氧含量特性。中國香港鋁合金模具鋁合金粉末咨詢

區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于金屬粉末供應(yīng)鏈確保材料溯源可靠性。甘肅3D打印金屬鋁合金粉末合作

模仿生物結(jié)構(gòu)（如蜂窩、骨小梁）的輕量化設(shè)計(jì)正通過金屬3D打印實(shí)現(xiàn)工程化應(yīng)用。瑞士醫(yī)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(yīng)力遮擋效應(yīng)50%。在航空領(lǐng)域，空客A320的仿生艙門支架采用鋁合金晶格結(jié)構(gòu)，通過有限元拓?fù)鋬?yōu)化實(shí)現(xiàn)載荷自適應(yīng)分布，疲勞壽命延長3倍。挑戰(zhàn)在于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的支撐去除與表面光潔度控制，需結(jié)合激光拋光與流體動(dòng)力學(xué)后處理。未來，AI驅(qū)動(dòng)的生成式設(shè)計(jì)軟件將進(jìn)一步加速仿生結(jié)構(gòu)創(chuàng)新。