傳統(tǒng)氣霧化制粉依賴天然氣燃燒，每千克鈦粉產生8kg CO?排放。德國林德集團開發(fā)的綠氫等離子霧化（H2-PA）技術，利用可再生能源制氫作為霧化氣體與熱源，使316L不銹鋼粉末的碳足跡降至0.5kg CO?/kg。氫的還原性還可將氧含量從0.08%降至0.03%，提升打印件延展性15%。挪威Hydro公司計劃2025年建成全綠氫鈦粉生產線，目標年產500噸，成本控制在$80/kg。但氫氣的儲存與安全傳輸仍是難點，需采用鈀銀合金膜實現(xiàn)99.999%純度氫循環(huán)，并開發(fā)爆燃壓力實時監(jiān)控系統(tǒng)。

鈦合金（尤其是Ti-6Al-4V）因其生物相容性、高比強度及耐腐蝕性，成為骨科植入體和牙科修復體的理想材料。3D打印技術可通過精確控制孔隙結構（如梯度孔隙率設計），模擬人體骨骼的力學性能，促進骨細胞生長。例如，德國EOS公司開發(fā)的Ti64 ELI（低間隙元素）粉末，氧含量低于0.13%，打印的髖關節(jié)假體孔隙率可達70%，患者術后恢復周期縮短40%。然而，鈦合金粉末的高活性導致打印過程需全程在氬氣保護下進行，且殘余應力管理難度大。近年來，研究人員通過引入熱等靜壓（HIP）后處理技術，可將疲勞壽命提升3倍以上，同時降低表面粗糙度至Ra<5μm，滿足醫(yī)療植入體的嚴苛標準。 中國香港冶金鈦合金粉末咨詢氣霧化法是生產高球形度金屬粉末的主流工藝。

國際熱核聚變實驗堆（ITER）的鎢質第“一”壁需承受14MeV中子輻照與10MW/m2熱流。傳統(tǒng)鎢塊無法加工冷卻流道，而3D打印的鎢-銅梯度材料（W-10Cu至W-30Cu過渡層）通過EBM技術實現(xiàn)，熱疲勞壽命達5000次循環(huán)（較均質鎢提升5倍）。關鍵技術包括：① 中子輻照模擬驗證（在JET托卡馬克中測試）；② 界面擴散阻擋層（0.1μm TaC涂層）抑制銅滲透；③ 氦冷卻通道拓撲優(yōu)化（壓降降低30%）。但鎢粉的高成本（$500/kg）與打印缺陷（孔隙率需<0.1%）仍是量產瓶頸，需開發(fā)粉末等離子球化再生技術。

4D打印通過材料自變形能力實現(xiàn)結構隨時間或環(huán)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(tài)。德國馬普研究所開發(fā)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(huán)。技術難點在于打印過程的熱循環(huán)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(tǒng)機構減重80%。

碳纖維增強鋁基（AlSi10Mg+20% CF）復合材料通過3D打印實現(xiàn)各向異性設計。美國密歇根大學開發(fā)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(shù)達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?）增強鈦基復合材料，硬度提升至650HV，用于航空發(fā)動機耐磨襯套。挑戰(zhàn)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(fā)展。

在深海裝備領域，鈦合金3D打印部件憑借耐腐蝕性和高比強度，替代傳統(tǒng)鍛造工藝降低成本。中國臺灣鈦合金模具鈦合金粉末合作

全固態(tài)電池的3D打印鋰金屬負極可突破傳統(tǒng)箔材局限。美國Sakuu公司采用納米鋰粉（粒徑<5μm）與固態(tài)電解質復合粉末，通過多噴頭打印形成3D多孔結構，比容量提升至3860mAh/g（理論值90%），且枝晶抑制效果明顯。正極方面，NCM811粉末與碳納米管（CNT）的梯度打印使界面阻抗降低至3Ω·cm2，電池能量密度達450Wh/kg。挑戰(zhàn)在于：① 鋰粉的惰性氣氛控制（氧含量<1ppm）；② 層間固態(tài)電解質薄膜打印（厚度<5μm）；③ 高溫燒結（200℃）下的尺寸穩(wěn)定性。2025年目標實現(xiàn)10Ah級打印電池量產。