碳纖維增強鋁基（AlSi10Mg+20% CF）復合材料通過3D打印實現各向異性設計。美國密歇根大學開發的定向碳纖維鋪放技術，使復合材料沿纖維方向的導熱系數達220W/m·K，垂直方向為45W/m·K，適用于定向散熱衛星載荷支架。另一案例是氧化鋁顆粒（Al?O?）增強鈦基復合材料，硬度提升至650HV，用于航空發動機耐磨襯套。挑戰在于增強相與基體的界面結合——采用等離子球化預包覆工藝，在鈦粉表面沉積200nm Al?O?層，可使界面剪切強度從50MPa提升至180MPa。未來，多功能復合材料（如壓電、熱電特性集成）或推動智能結構件發展。

鎂合金（如WE43）和鐵基合金的3D打印植入體，可在人體內逐步降解，避免二次手術取出。韓國浦項工科大學打印的Mg-Zn-Ca多孔骨釘，通過調控孔徑（300-500μm）和磷酸鈣涂層厚度，將降解速率從每月1.2mm降至0.3mm，與骨愈合速度匹配。但鎂的劇烈放氫反應易引發組織炎癥，需在粉末中添加1-2%的稀土元素（如釹）抑制腐蝕。另一突破是鐵基支架的磁性引導降解——復旦大學團隊在Fe-Mn合金中嵌入四氧化三鐵納米顆粒，通過外部磁場加速局部離子釋放，實現降解周期從24個月縮短至6-12個月的可編程控制。此類材料已進入動物實驗階段，但長期生物安全性仍需驗證。海南鈦合金工藝品鈦合金粉末價格全球金屬3D打印材料市場規模預計2025年超50億美元。

鈦合金（如Ti-6Al-4V ELI）因其在高壓、高鹽環境下的優越耐腐蝕性，成為深海探測設備與潛艇部件的優先材料。通過3D打印可一體化制造傳統焊接難以實現的復雜耐壓艙結構，例如美國海軍研究局（ONR）開發的鈦合金水聲傳感器支架，抗壓強度達1200MPa，且全生命周期無需防腐涂層。然而，深海裝備對材料疲勞性能要求極高，需通過熱等靜壓（HIP）后處理消除內部孔隙，并將疲勞壽命提升至10^7次循環以上。此外，鈦合金粉末的回收再利用技術成為研究重點：采用等離子旋轉電極（PREP）工藝生產的粉末，經3次循環使用后仍可保持氧含量<0.15%，成本降低40%。

鎳基高溫合金（如Inconel 718、Hastelloy X）是航空發動機渦輪葉片的主要材料。3D打印可制造內部冷卻流道等傳統工藝無法實現的復雜結構，使葉片耐溫能力突破1000℃。然而，高溫合金粉末的打印面臨兩大難題：一是打印過程中易產生元素偏析（如Al、Ti的蒸發），需通過調整激光功率和掃描速度優化熔池穩定性；二是后處理需結合固溶強化和時效處理，以恢復γ'強化相分布。美國NASA通過EBM（電子束熔化）技術打印的Inconel 718渦輪盤，抗蠕變性能提升15%，但粉末成本高達$300-500/kg。未來，低成本回收粉末的再利用技術或成行業突破口。 航空航天領域利用鈦合金打印耐高溫發動機部件。

4D打印通過材料自變形能力實現結構隨時間或環境變化的功能。鎳鈦諾（Nitinol）形狀記憶合金粉末的SLM打印技術，可制造體溫“激”活的血管支架——在37℃時直徑擴張20%，恢復預設形態。德國馬普研究所開發的梯度NiTi合金，通過調控鉬（Mo）摻雜量（0-5%），使相變溫度在-50℃至100℃間精確可調，適用于極地裝備的自適應密封環。技術難點在于打印過程的熱循環會改變奧氏體-馬氏體轉變點，需通過800℃×2h的固溶處理恢復記憶效應。4D打印的航天天線支架已通過ESA測試，在太空溫差（-170℃至120℃）下自主展開，展開誤差<0.1°，較傳統機構減重80%。

3D打印鈦合金骨科器械的生物相容性已通過國際標準認證，成為定制化手術工具的新趨勢。中國香港鈦合金鈦合金粉末合作

高熵合金（HEA）憑借多主元（≥5種元素）的固溶強化效應，成為極端環境材料的新寵。美國HRL實驗室開發的CoCrFeNiMn粉末，通過SLM打印后抗拉強度達1.2GPa，且在-196℃下韌性無衰減，適用于液氫儲罐。其主要主要挑戰在于元素均勻性控制——等離子旋轉電極霧化（PREP）工藝可使各元素偏析度<3%，但成本超$2000/kg。近期，中國科研團隊通過機器學習篩選出FeCoNiAlTiB高熵合金，耐磨性比工具鋼提升8倍，已用于石油鉆探噴嘴的批量打印。中國香港鈦合金鈦合金粉末合作