高熵合金（HEAs）作為一種新興金屬材料，由5種以上主元元素構成（如FeCoCrNiMn），憑借獨特的固溶體效應和極端環境性能，成為3D打印領域的研究熱點。美國橡樹嶺國家實驗室通過激光粉末床熔融（LPBF）打印的CoCrFeMnNi高熵合金，在-196℃低溫下沖擊韌性達250J，遠超傳統不銹鋼（80J），適用于極地勘探裝備。此類合金的霧化制備難度極高，需采用等離子旋轉電極（PREP）技術以避免成分偏析，成本達每公斤2000美元以上。目前，HEAs在航空航天熱端部件（如渦輪葉片）和核聚變反應堆內壁涂層的應用已進入試驗階段。據Nature Materials研究預測，2030年高熵合金市場規模將突破7億美元，但需突破多元素粉末均勻性控制的技術瓶頸。

深空探測設備需耐受極端溫度（-180℃至+150℃）與輻射環境，3D打印的鉭鎢合金（Ta-10W）因其低熱膨脹系數（4.5×10??/℃）與高熔點（3020℃），成為火星探測器熱防護組件的理想材料。NASA的“毅力號”采用電子束熔化（EBM）技術打印鉭鎢推進器噴嘴，比傳統鎳基合金減重25%，推力效率提升15%。挑戰在于深空環境中粉末的微重力控制，需開發磁懸浮送粉系統與真空室自適應密封技術。據Euroconsult預測，2030年深空探測金屬3D打印部件需求將達3.2億美元，年均增長18%。陜西鋁合金工藝品鋁合金粉末合作金屬粉末的4D打印（形狀記憶合金）開啟自適應結構新領域。

鈦合金（如Ti-6Al-4V）憑借優越的生物相容性、“高”強度重量比（抗拉強度≥900MPa）和耐腐蝕性，成為骨科植入物和航空發動機葉片的主要材料。3D打印技術可定制復雜多孔結構，促進骨骼細胞長入，縮短患者康復周期。在航空領域，GE公司通過3D打印鈦合金燃油噴嘴，將傳統20個零件集成為1個，減重25%并提高耐用性。然而，鈦合金粉末成本高昂（每公斤約300-500美元），且打印過程中易與氧、氮發生反應，需在真空或高純度惰性氣體環境中操作。未來，低成本鈦粉制備技術（如氫化脫氫法）或將推動其更廣泛應用。

AI技術正滲透至金屬3D打印的設計、工藝與后處理全鏈條。德國西門子推出AI套件“AM Assistant”，通過生成式設計算法自動優化支撐結構，材料消耗減少35%，打印時間縮短25%。美國Nano Dimension的深度學習系統實時分析熔池圖像，預測裂紋與孔隙缺陷，準確率達99.7%，并動態調整激光功率（±10%波動）。后處理環節，瑞士Oqton的AI機器人可自主識別并拋光復雜內腔，表面粗糙度從Ra 15μm降至0.8μm。據麥肯錫研究，至2025年AI技術將推動金屬3D打印綜合成本下降40%，缺陷率低于0.05%，并在航空航天與醫療領域率先實現全自動化產線。多激光束協同打印技術將鋁合金構件成型速度提升5倍。

軟體機器人對高彈性與導電性金屬材料的需求，推動形狀記憶合金（SMA）與液態金屬的3D打印創新。哈佛大學團隊利用NiTi合金打印仿生章魚觸手，通過焦耳加熱觸發形變，抓握力達10N，響應時間<0.1秒。德國Festo的“氣動肌肉”采用銀-彈性體復合打印，拉伸率超500%，電阻變化率實時反饋壓力狀態。醫療領域，3D打印的液態金屬（eGaIn）神經電極可自適應腦組織形變，信號采集精度提升30%。據ABI Research預測，2030年軟體機器人金屬3D打印材料市場將達7.3億美元，年增長率42%，但需解決長期循環穩定性（>10萬次）與生物相容性認證難題。金屬打印過程中殘余應力控制是保證零件尺寸精度的關鍵挑戰。北京鋁合金鋁合金粉末合作

鋁鋰合金減重15%的同時提升剛度，成為新一代航天材料。重慶金屬材料鋁合金粉末價格

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%）實現降解與骨再生同步，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%。