3D打印鈮鈦（Nb-Ti）超導線圈通過拓撲優(yōu)化設計，臨界電流密度（Jc）達5×10? A/cm2（4.2K），較傳統(tǒng)繞制工藝提升40%。美國MIT團隊采用SLM技術打印的ITER聚變堆超導磁體骨架，內部集成多級冷卻流道（小直徑0.2mm），使磁場均勻性誤差＜0.01%。挑戰(zhàn)在于超導粉末的低溫脆性：打印過程中需將基板冷卻至-196℃（液氮溫區(qū)），并采用脈沖激光（脈寬10ns）降低熱應力。日本住友電工開發(fā)的Bi-2212高溫超導粉末，通過EBM打印成電纜芯材，77K下傳輸電流超10kA，但生產(chǎn)成本是傳統(tǒng)法的5倍。金屬材料微觀結構的定向調控是提升3D打印件疲勞壽命的重要研究方向。內蒙古鈦合金粉末品牌

通過納米包覆或機械融合，金屬粉末可復合陶瓷/聚合物提升性能。例如，鋁粉表面包覆10nm碳化硅，SLM成型后抗拉強度從300MPa增至450MPa，耐磨性提高3倍。銅-石墨烯復合粉末（石墨烯含量0.5wt%）打印的散熱器，熱導率從400W/mK升至580W/mK。德國Nanoval公司的復合粉末制備技術，利用高速氣流將納米顆粒嵌入基體粉末，混合均勻度達99%，已用于航天器軸承部件。但納米添加易導致激光反射率變化，需重新優(yōu)化能量密度（如銅-石墨烯粉的激光功率需提高20%）。

SLM是目前應用廣的金屬3D打印技術，其主要是通過高能激光束（功率通常為200-1000W）逐層熔化金屬粉末，形成致密實體。工藝參數(shù)如激光功率、掃描速度和層厚（通常20-50μm）需精確匹配：功率過低導致未熔合缺陷，過高則引發(fā)飛濺和變形。為提高效率，多激光系統(tǒng)（如四激光同步掃描）被用于大尺寸零件制造。SLM適合復雜薄壁結構，例如航空航天領域的燃油噴嘴，傳統(tǒng)工藝需20個部件組裝，SLM可一體成型，減少焊縫并提升耐壓性。然而，殘余應力控制仍是難點，需通過基板預熱（比較高達500℃）和支撐結構優(yōu)化緩解開裂風險。

NASA“Artemis”計劃擬在月球建立3D打印基地，將要利用月壤提取的鈦、鋁粉制造居住艙，抗輻射性能較地球材料提升5倍。火星原位資源利用（ISRU）中，在赤鐵礦提取的鐵粉可通過微波燒結制造工具，減少地球補給依賴。深空探測器將搭載電子束打印機，利用小行星金屬資源實時修復船體。技術障礙包括：① 宇宙射線引發(fā)的粉末帶電；② 微重力鋪粉精度控制；③ 極端溫差（-150℃至+200℃）下的材料穩(wěn)定性。預計2040年實現(xiàn)地外全流程金屬制造。梯度金屬材料的3D打印實現(xiàn)了單一構件不同區(qū)域力學性能的定制化分布。

3D打印金屬粉末的制備是技術鏈的關鍵環(huán)節(jié)，主要依賴霧化法。氣霧化（GA）和水霧化（WA）是主流技術：氣霧化通過高壓惰性氣體（如氬氣）將熔融金屬液流破碎成微小液滴，快速冷卻后形成高球形度粉末，氧含量低，適用于鈦合金、鎳基高溫合金等高活性材料；水霧化則成本更低，但粉末形狀不規(guī)則，需后續(xù)處理。近年等離子旋轉電極霧化（PREP）技術興起，通過離心力甩出液滴，粉末純凈度更高，但產(chǎn)能受限。粉末粒徑通常控制在15-53μm，需通過篩分和氣流分級確保均勻性，以滿足不同打印設備（如SLM、EBM）的鋪粉要求。金屬材料微觀組織的各向異性是3D打印技術面臨的重要科學挑戰(zhàn)之一。江蘇模具鋼粉末

同步輻射X射線成像技術被用于實時觀測金屬3D打印過程中的熔池動態(tài)行為。內蒙古鈦合金粉末品牌

微波燒結技術利用2.45GHz微波直接加熱金屬粉末，升溫速率達500℃/min，能耗為傳統(tǒng)燒結的30%。英國伯明翰大學采用微波燒結3D打印的316L不銹鋼生坯，致密度從92%提升至99.5%，晶粒尺寸細化至2μm，屈服強度達600MPa。該技術尤其適合難熔金屬：鎢粉經(jīng)微波燒結后抗拉強度1200MPa，較常規(guī)工藝提升50%。但微波場分布不均易導致局部過熱，需通過多模腔體設計和AI溫場調控算法（精度±5℃）優(yōu)化。德國FCT Systems公司推出的商用微波燒結爐，支持比較大尺寸500mm零件，已用于衛(wèi)星推進器噴嘴批量生產(chǎn)。內蒙古鈦合金粉末品牌