金屬基陶瓷復合材料（如Al-SiC、Ti-B4C）通過3D打印實現強度-耐溫性-耐磨性的協同提升。美國NASA的GRX-810合金在鎳基體中添加氧化物陶瓷納米顆粒，高溫強度達1.5GPa（1100℃），較傳統合金提高3倍，用于下一代超音速發動機燃燒室。德國通快開發的AlSi10Mg-30%SiC活塞，摩擦系數降低至0.12，柴油機燃油效率提升8%。制備難點在于陶瓷相均勻分散（需超聲輔助共混）與界面結合強度優化（激光能量密度>200J/mm）。2023年全球金屬-陶瓷復合材料打印市場達4.1億美元，預計2030年達19億美元，年復合增長率31%。鋁鎂鈧合金粉末實現超“高”強度-延展性平衡。天津金屬材料鋁合金粉末品牌
納米金屬粉末（粒徑<100nm）因其量子尺寸效應和表面效應，在催化、微電子及儲能領域展現獨特優勢。例如，鉑納米粉（粒徑20nm）用于燃料電池催化劑，比表面積達80m/g，催化效率提升50%。3D打印結合納米粉末可實現亞微米級結構，如美國勞倫斯利弗莫爾實驗室打印的納米銀網格電極，導電率較傳統工藝提高30%。制備技術包括化學還原法及等離子體蒸發冷凝法，但納米粉末易團聚，需通過表面改性（如PVP包覆）保持分散性。2023年全球納米金屬粉末市場達12億美元，預計2030年增長至28億美元，年復合增長率15%，主要應用于新能源與半導體行業。
金屬基復合材料（MMCs）通過將陶瓷顆粒（如SiC、AlO）或碳纖維與金屬粉末（如鋁、鈦）結合，明顯提升強度、耐磨性與高溫性能。波音公司采用SiC增強的AlSi10Mg復合材料3D打印衛星支架，比傳統鋁合金件減重25%，剛度提升40%。制備時需通過機械合金化或原位反應確保增強相均勻分布（體積分數10-30%），但界面結合強度與打印過程中的熱應力控制仍是難點。2023年全球MMCs市場規模達6.8億美元，預計2030年增長至15億美元，主要驅動力來自航空航天與汽車零部件需求。
鎂合金（如WE43、AZ91）因其生物可降解性和骨誘導特性，成為骨科臨時植入物的理想材料。3D打印多孔鎂支架可在體內逐步降解（速率0.2-0.5mm/年），避免二次手術取出。德國夫瑯禾費研究所開發的Mg-Zn-Ca合金支架，通過調節孔隙率（60-80%）實現降解與骨再生*，臨床試驗顯示骨折愈合時間縮短30%。挑戰在于鎂的高活性導致打印時易氧化，需在氦氣環境下操作并將氧含量控制在10ppm以下。2023年全球可降解金屬植入物市場達4.3億美元，鎂合金占比超50%，預計2030年復合增長率達22%。
模塊化建筑通過3D打印實現結構-功能一體化設計，阿聯酋迪拜的“3D打印社區”項目采用316L不銹鋼骨架與AlSi10Mg外墻板，抗風等級達17級，建造速度較傳統方法提升70%。荷蘭MX3D的機器人電弧增材制造（WAAM）技術打印出跨度15米的鋼鋁復合人行橋，內部集成傳感器網絡實時監測荷載與腐蝕數據，維護成本降低60%。材料方面，碳纖維增強鋁合金（CF/Al）打印的抗震梁柱，抗彎強度達1200MPa，重量為混凝土的1/4。2023年建筑領域金屬3D打印市場規模為5.2億美元，預計2030年增至28億美元，但需突破防火認證（如EN 1363）與大規模施工標準缺失的瓶頸。
金屬打印后處理（如熱等靜壓）可有效消除內部孔隙缺陷。天津金屬材料鋁合金粉末品牌
汽車行業對金屬3D打印的需求聚焦于輕量化與定制化，但是量產面臨成本與速度瓶頸。特斯拉采用AlSi10Mg打印的Model Y電池托盤支架，將零件數量從171個減至2個，但單件成本仍為鑄造件的3倍。德國大眾的“Trinity”項目計劃2030年實現50%結構件3D打印，依托粘結劑噴射技術（BJT）將成本降至$5/立方厘米以下。行業需突破高速打印（>1kg/h）與粉末循環利用技術，據麥肯錫預測，2025年汽車金屬3D打印市場將達23億美元，滲透率提升至3%。
