太空探索中，3D打印技術正從“地球制造”轉向“地外資源利用”。NASA的“月球熔爐”計劃提出利用月壤中的鈦鐵礦（FeTiO?）與氫還原技術，原位提取鈦、鐵等金屬元素，并通過激光燒結制成結構件。實驗表明，月壤模擬物經1600℃熔融后可打印出抗壓強度超20MPa的墻體模塊，密度為地球鋁合金的60%。歐洲航天局（ESA）則開發了太陽能聚焦系統，直接在月球表面熔化月壤粉末，逐層建造輻射屏蔽層，減少宇航員暴露于宇宙射線的風險。但挑戰在于月壤的高硅含量（約45%）導致打印件脆性明顯，需添加2-3%的粘結劑（如聚乙烯醇）提升韌性。未來，結合機器人自主采礦與打印的閉環系統，或使月球基地建設成本降低70%。

全固態電池的3D打印鋰金屬負極可突破傳統箔材局限。美國Sakuu公司采用納米鋰粉（粒徑<5μm）與固態電解質復合粉末，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。挑戰在于：① 鋰粉的惰性氣氛控制（氧含量<1ppm）；② 層間固態電解質薄膜打印（厚度<5μm）；③ 高溫燒結（200℃）下的尺寸穩定性。2025年目標實現10Ah級打印電池量產。

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。

金屬3D打印的規模化應用亟需建立全球統一的粉末材料標準。目前ASTM、ISO等組織已發布部分標準（如ASTM F3049針對鈦粉粒度分布），但針對動態性能（如粉末復用性、打印缺陷容忍度）的測試方法仍不完善。以航空航天領域為例，波音公司要求供應商提供粉末批次的全生命周期數據鏈，包括霧化工藝參數、氧含量檢測記錄及打印試樣的CT掃描報告。歐盟“PUREMET”項目則致力于開發低雜質（O<0.08%、N<0.03%）鈦粉認證體系，但其檢測成本占粉末售價的12-15%。未來，區塊鏈技術或用于追蹤粉末供應鏈，確保材料可追溯性與合規性。金屬粉末的松裝密度影響打印層的均勻性和致密度。

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公司開發的Ti64 ELI（低間隙元素）粉末，氧含量低于0.13%，打印的髖關節假體孔隙率可達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，滿足醫療植入體的嚴苛標準。 鈦合金粉末的制備成本較高，但性能優勢明顯。上海鈦合金物品鈦合金粉末合作

鈦合金梯度多孔結構的3D打印技術，在人工關節中實現力學性能與骨細胞生長的動態匹配。甘肅金屬材料鈦合金粉末咨詢

金屬3D打印技術正推動汽車行業向輕量化與高性能轉型。例如，寶馬集團采用鋁合金粉末（如AlSi10Mg）打印的剎車卡鉗，通過拓撲優化設計將重量減少30%，同時保持抗拉強度達330MPa。這類部件內部可集成仿生蜂窩結構，提升散熱效率20%以上。然而，汽車量產對打印速度提出更高要求，傳統SLM技術每小時能打印10-20cm3材料，難以滿足需求。為此，惠普開發的多射流熔融（MJF）技術將打印速度提升至傳統SLM的10倍，但其金屬粉末需包裹尼龍粘接劑，后續脫脂燒結工藝復雜。未來，結合AI的實時熔池監控系統有望進一步優化參數，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、電機殼體等領域的普及。甘肅金屬材料鈦合金粉末咨詢