通過雙送粉系統或層間材料切換，3D打印可實現多金屬復合結構。例如，銅-不銹鋼梯度材料用于火箭發動機燃燒室內壁，銅的高導熱性可快速散熱，不銹鋼則提供高溫強度。NASA開發的GRCop-42（銅鉻鈮合金）與Inconel 718的混合打印部件，成功通過超高溫點火測試。挑戰在于界面結合強度控制：不同金屬的熱膨脹系數差異可能導致分層，需通過過渡層設計（如添加釩或鈮作為中間層）優化冶金結合。未來，AI驅動的材料組合預測將加速FGM的工程化應用。貴金屬粉末（如銀、金）在珠寶3D打印中實現微米級精度，能快速成型傳統工藝難以加工的鏤空貴金屬飾品。吉林鋁合金粉末咨詢
荷蘭MX3D公司采用的
電弧增材制造（WAAM）打印出12米長不銹鋼橋梁，結構自重4.5噸，承載能力達20噸。關鍵技術包括：① 多機器人協同打印路徑規劃；② 實時變形補償算法（預彎曲0.3%）；③ 在線熱處理消除層間應力。阿聯酋的“3D打印未來大廈”項目采用鈦合金網格外骨骼，抗風荷載達250km/h，材料用量比較傳統鋼結構減少60%。但建筑規范滯后：中國2023年發布的《增材制造鋼結構技術標準》將打印件強度折減系數定為0.85，推動行業標準化。 新疆模具鋼粉末品牌鈦合金粉末因其優異的生物相容性，成為醫療領域3D打印骨科植入物的先選材料。
目前金屬3D打印粉末缺乏全球統一標準，ASTM和ISO發布部分指南（如ASTM F3049-14針對鈦粉）。不同廠商的粉末氧含量（鈦粉要求＜0.15%）、霍爾流速（不銹鋼粉＜25s/50g）等指標差異明顯，導致跨平臺兼容性問題。歐洲“AM Power”組織正推動粉末批次認證體系，要求供應商提供完整的生命周期數據（包括回收次數和熱處理歷史）。波音與GKN Aerospace聯合制定的“BPS 7018”標準，規范了鎳基合金粉的衛星粉含量（＜0.3%），成為航空供應鏈的參考基準。
納米級金屬粉末（粒徑＜100nm）可實現超高分辨率打印（層厚＜5μm），用于微機電系統（MEMS）和醫療微型傳感器。例如，納米銀粉打印的柔性電路導電性接近塊體銀，但成本是傳統蝕刻工藝的3倍。主要瓶頸是納米粉的高活性：比表面積大導致易氧化（如鋁粉自燃），需通過表面包覆（如二氧化硅涂層）或惰性氣體封裝儲存。此外，納米顆粒吸入危害大，需配備N99級防護的封閉式打印系統。日本JFE鋼鐵已開發納米鐵粉的穩定制備工藝，未來或推動微型軸承和精密模具制造。
3D打印鋯合金（如Zircaloy-4）燃料組件包殼，可設計內部蜂窩結構，提升耐壓性和中子經濟性。美國西屋電氣通過EBM制造的核反應堆格架，抗蠕變性能提高50%，服役溫度上限從400℃升至600℃。此外，鎢銅復合部件用于聚變堆前列壁裝甲，銅基體快速導熱，鎢層耐受等離子體侵蝕。但核用材料需通過嚴苛輻照測試：打印件的氦脆敏感性比鍛件高20%，需通過熱等靜壓（HIP）和納米氧化物彌散強化（ODS）工藝優化。中廣核已建立全球較早3D打印核級部件認證體系。
水霧化法制備的不銹鋼粉末成本較低，但流動性遜于氣霧化工藝生產的球形粉末。吉林鋁合金粉末咨詢
液態金屬（鎵銦錫合金）3D打印技術通過微注射成型制造可拉伸電路，導電率3×10 S/m，拉伸率超200%。美國卡內基梅隆大學開發的直寫式打印系統，可在彈性體基底上直接沉積液態金屬導線（線寬50μm），用于柔性傳感器陣列。另一突破是納米銀漿打印：燒結溫度從300℃降至150℃，兼容PET基板，電阻率2.5μΩ·cm。挑戰包括：① 液態金屬的高表面張力需低粘度改性劑（如鹽酸處理）；② 納米銀的氧化問題需惰性氣體封裝。韓國三星已實現5G天線金屬網格的3D打印量產，成本降低40%。
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