月球與火星基地建設需依賴原位資源利用（ISRU），金屬3D打印技術可將月壤模擬物（含鈦鐵礦）與回收金屬粉末結合，實現結構件本地化生產。歐洲航天局（ESA）的“PROJECT MOONRISE”利用激光熔融技術將月壤轉化為鈦-鋁復合材料，抗壓強度達300MPa，用于建造輻射屏蔽艙。美國Relativity Space開發的“Stargate”打印機，可在火星大氣中直接打印不銹鋼燃料儲罐，減少地球運輸質量90%。挑戰包括低重力環境下的粉末控制（需電磁約束系統）與極端溫差（-180℃至+120℃）下的材料穩定性。據NSR預測，2035年太空殖民金屬3D打印市場將達27億美元，年均增長率38%。
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，成為航空發動機、燃氣輪機及火箭噴嘴的主要材料。例如，SpaceX的SuperDraco發動機采用3D打印Inconel 718，可承受高壓燃燒環境。此類合金粉末需通過等離子霧化（PA）制備以確保低雜質含量，打印時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致后加工困難，電火花加工（EDM）成為關鍵工藝。據MarketsandMarkets預測，2027年高溫合金粉末市場規模將達35億美元，年均增長7.2%。西藏鋁合金物品鋁合金粉末咨詢等離子旋轉電極法（PREP）制備的鈦粉純度高達99.95%。
數字庫存模式通過云端存儲零部件3D模型，實現“零庫存”按需生產。波音公司已建立包含5萬+飛機零件的數字庫，采用鈦合金與鋁合金粉末實現48小時內全球交付，倉儲成本降低90%。德國博世推出“工業云”平臺，用戶可在線訂購并本地打印液壓閥體，交貨周期從6周縮至3天。該模式依賴區塊鏈技術保障模型安全，每筆交易生成不可篡改的哈希記錄。據Gartner預測，2025年30%的制造業企業將采用數字庫存，節省全球供應鏈成本超300億美元，但需應對知識產權侵權與區域認證差異挑戰。
傳統氣霧化工藝的高能耗（50-100kWh/kg）與碳排放推動綠色制備技術發展。瑞典Hgans公司開發的氫霧化（Hydrogen Atomization）技術，利用氫氣替代氬氣，能耗降低40%，并捕獲反應生成的金屬氫化物用于儲能。美國6K Energy的微波等離子體工藝可將廢鋁回收為高純度粉末（氧含量<0.1%），成本為傳統方法的30%。歐盟“綠色粉末計劃”目標2030年將金屬粉末生產碳足跡減少60%。中國鋼研科技集團開發的太陽能驅動霧化塔，每公斤粉末碳排放降至1.2kg COeq，較行業平均低75%。2023年全球綠色金屬粉末市場規模為3.8億美元，預計2030年突破20億美元，年復合增長率達28%。
模仿生物結構（如蜂窩、骨小梁）的輕量化設計正通過金屬3D打印實現工程化應用。瑞士醫療公司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，減少應力遮擋效應50%。在航空領域，空客A320的仿生艙門支架采用鋁合金晶格結構，通過有限元拓撲優化實現載荷自適應分布，疲勞壽命延長3倍。挑戰在于復雜結構的支撐去除與表面光潔度控制，需結合激光拋光與流體動力學后處理。未來，AI驅動的生成式設計軟件將進一步加速仿生結構創新。
金屬3D打印通過逐層堆積減少材料浪費，明顯降低生產成本。湖北金屬鋁合金粉末
金屬3D打印廢料（未熔粉末、支撐結構）的閉環回收可降低材料成本與碳排放。德國通快集團推出“Powder Recycle”系統，通過氬氣保護篩分與等離子球化再生，將鈦合金粉末回收率提升至95%，氧含量控制在0.15%以下。寶馬集團利用該系統每年回收2.5噸鋁粉，節約成本120萬美元。歐盟“Horizon 2020”計劃資助的“Circular AM”項目，目標在2025年實現金屬打印材料循環利用率超80%。未來，區塊鏈技術或用于追蹤粉末全生命周期，確保回收材料可追溯性。
