微型無人機(jī)（<250g）需要極大輕量化與結(jié)構(gòu)功能一體化。美國AeroVironment公司采用鋁鈧合金（Al-Mg-Sc）粉末打印的機(jī)翼骨架，壁厚0.2mm，內(nèi)部集成氣動傳感器通道與射頻天線，整體減重60%。動力系統(tǒng)方面，3D打印的鈦合金無刷電機(jī)殼體（含散熱鰭片）使功率密度達(dá)5kW/kg，配合空心轉(zhuǎn)子軸設(shè)計（壁厚0.5mm），續(xù)航時間延長至120分鐘。但微型化帶來粉末清理難題——以色列Nano Dimension開發(fā)真空振動篩分系統(tǒng)，可消除99.99%的未熔顆粒（粒徑>5μm），確保電機(jī)軸承無卡滯風(fēng)險。

3D打印的鈦合金建筑節(jié)點正提升高層建筑抗震等級。日本清水建設(shè)開發(fā)的X型節(jié)點（Ti-6Al-4V ELI），通過晶格填充與梯度密度設(shè)計，能量吸收能力達(dá)傳統(tǒng)鋼節(jié)點的3倍，在模擬阪神地震（震級7.3）測試中，塑性變形量控制在5%以內(nèi)。該結(jié)構(gòu)使用粒徑53-106μm粗粉，通過EBM技術(shù)以0.2mm層厚打印，成本高達(dá)$2000/kg，未來需開發(fā)低成本鈦粉回收工藝。迪拜3D打印辦公樓項目中，此類節(jié)點使建筑整體抗震等級從8級提升至9級，但防火涂層（需耐受1200℃）與金屬結(jié)構(gòu)的兼容性仍是難題。新疆金屬粉末鈦合金粉末品牌3D打印鈦合金骨科器械的生物相容性已通過國際標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證，成為定制化手術(shù)工具的新趨勢。

金屬3D打印的規(guī)模化應(yīng)用亟需建立全球統(tǒng)一的粉末材料標(biāo)準(zhǔn)。目前ASTM、ISO等組織已發(fā)布部分標(biāo)準(zhǔn)（如ASTM F3049針對鈦粉粒度分布），但針對動態(tài)性能（如粉末復(fù)用性、打印缺陷容忍度）的測試方法仍不完善。以航空航天領(lǐng)域為例，波音公司要求供應(yīng)商提供粉末批次的全生命周期數(shù)據(jù)鏈，包括霧化工藝參數(shù)、氧含量檢測記錄及打印試樣的CT掃描報告。歐盟“PUREMET”項目則致力于開發(fā)低雜質(zhì)（O<0.08%、N<0.03%）鈦粉認(rèn)證體系，但其檢測成本占粉末售價的12-15%。未來，區(qū)塊鏈技術(shù)或用于追蹤粉末供應(yīng)鏈，確保材料可追溯性與合規(guī)性。

3D打印金屬材料（又稱金屬增材制造材料）是高級制造業(yè)的主要突破方向之一。其技術(shù)原理基于逐層堆積成型，通過高能激光或電子束選擇性熔化金屬粉末，實現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的直接制造。與傳統(tǒng)鑄造或鍛造工藝相比，3D打印無需模具，可大幅縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，尤其適用于航空航天領(lǐng)域的小批量定制化部件。例如，GE航空采用鈦合金3D打印技術(shù)制造的燃油噴嘴，將20個傳統(tǒng)零件整合為單一結(jié)構(gòu)，重量減輕25%，耐用性明顯提升。然而，該技術(shù)對粉末材料要求極高，需滿足低氧含量、高球形度及粒徑均一性，制備成本約占整體成本的30%-50%。未來，隨著等離子霧化、氣霧化技術(shù)的優(yōu)化，金屬粉末的工業(yè)化生產(chǎn)效率有望進(jìn)一步提升。鈦合金粉末的等離子霧化技術(shù)可減少雜質(zhì)含量。

碳纖維增強(qiáng)鋁基（AlSi10Mg+20% CF）復(fù)合材料通過3D打印實現(xiàn)各向異性設(shè)計。美國密歇根大學(xué)開發(fā)的定向碳纖維鋪放技術(shù)，使復(fù)合材料沿纖維方向的導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)220W/m·K，垂直方向為45W/m·K，適用于定向散熱衛(wèi)星載荷支架。另一案例是氧化鋁顆粒（Al?O?）增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料，硬度提升至650HV，用于航空發(fā)動機(jī)耐磨襯套。挑戰(zhàn)在于增強(qiáng)相與基體的界面結(jié)合——采用等離子球化預(yù)包覆工藝，在鈦粉表面沉積200nm Al?O?層，可使界面剪切強(qiáng)度從50MPa提升至180MPa。未來，多功能復(fù)合材料（如壓電、熱電特性集成）或推動智能結(jié)構(gòu)件發(fā)展。

納米改性金屬粉末可明顯提升打印件的力學(xué)性能。安徽金屬材料鈦合金粉末合作

金屬3D打印技術(shù)正推動汽車行業(yè)向輕量化與高性能轉(zhuǎn)型。例如，寶馬集團(tuán)采用鋁合金粉末（如AlSi10Mg）打印的剎車卡鉗，通過拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計將重量減少30%，同時保持抗拉強(qiáng)度達(dá)330MPa。這類部件內(nèi)部可集成仿生蜂窩結(jié)構(gòu)，提升散熱效率20%以上。然而，汽車量產(chǎn)對打印速度提出更高要求，傳統(tǒng)SLM技術(shù)每小時能打印10-20cm3材料，難以滿足需求。為此，惠普開發(fā)的多射流熔融（MJF）技術(shù)將打印速度提升至傳統(tǒng)SLM的10倍，但其金屬粉末需包裹尼龍粘接劑，后續(xù)脫脂燒結(jié)工藝復(fù)雜。未來，結(jié)合AI的實時熔池監(jiān)控系統(tǒng)有望進(jìn)一步優(yōu)化參數(shù)，將金屬打印成本降至$50/kg以下，加速其在新能源汽車電池支架、電機(jī)殼體等領(lǐng)域的普及。安徽金屬材料鈦合金粉末合作