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。

微型無人機（<250g）需要極大輕量化與結構功能一體化。美國AeroVironment公司采用鋁鈧合金（Al-Mg-Sc）粉末打印的機翼骨架，壁厚0.2mm，內部集成氣動傳感器通道與射頻天線，整體減重60%。動力系統方面，3D打印的鈦合金無刷電機殼體（含散熱鰭片）使功率密度達5kW/kg，配合空心轉子軸設計（壁厚0.5mm），續航時間延長至120分鐘。但微型化帶來粉末清理難題——以色列Nano Dimension開發真空振動篩分系統，可消除99.99%的未熔顆粒（粒徑>5μm），確保電機軸承無卡滯風險。

金屬3D打印過程的高頻監控技術正從“事后檢測”轉向“實時糾偏”。美國Sigma Labs的PrintRite3D系統，通過紅外熱像儀與光電二極管陣列，以每秒10萬幀捕捉熔池溫度場與飛濺顆粒，結合AI算法預測氣孔率并動態調整激光功率。案例顯示，該系統將Inconel 718渦輪葉片的內部缺陷率從5%降至0.3%。此外，聲發射傳感器可檢測層間未熔合——德國BAM研究所利用超聲波特征頻率（20-100kHz）識別微裂紋，精度達98%。未來，結合數字孿生技術，可實現全流程虛擬映射，將打印廢品率控制在0.1%以下。

提升打印速度是行業共性挑戰。美國Seurat Technologies的“區域打印”技術，通過100萬個微激光點并行工作，將不銹鋼打印速度提升至1000cm3/h（傳統SLM的20倍），成本降至$1.5/cm3。中國鉑力特開發的多激光協同掃描（8激光器+AI路徑規劃），使鈦合金大型結構件（如火箭燃料箱）的打印效率提高6倍，但熱應力累積導致變形量需控制在0.1mm/m。歐洲BEAMIT集團則聚焦超高速WAAM，電弧沉積速率達15kg/h，用于船舶推進器制造，但表面粗糙度Ra>100μm，需集成CNC銑削單元。金屬粉末的儲存需在惰性氣體環境中避免氧化。

工業金屬部件正通過嵌入式傳感器實現智能運維。西門子能源在燃氣輪機葉片內部打印微型熱電偶（材料為Pt-Rh合金），實時監測溫度分布（精度±1℃），并通過LoRa無線傳輸數據。該傳感器通道直徑0.3mm，與結構同步打印，界面強度達基體材料的95%。另一案例是GE的3D打印油管接頭，內嵌光纖布拉格光柵（FBG），可檢測應變與腐蝕，預測壽命誤差<5%。但金屬打印的高溫環境會損壞傳感器，需開發耐高溫封裝材料（如Al?O?陶瓷涂層），并在打印中途暫停以植入元件，導致效率降低30%。不銹鋼粉末因其耐腐蝕性被廣闊用于工業零件打印。新疆3D打印材料鈦合金粉末合作

鈦合金是生物醫學植入物的優先選3D打印材料。湖北鈦合金工藝品鈦合金粉末合作

鈦合金（尤其是Ti-6Al-4V）因其生物相容性、高比強度及耐腐蝕性，成為骨科植入體和牙科修復體的理想材料。3D打印技術可通過精確控制孔隙結構（如梯度孔隙率設計），模擬人體骨骼的力學性能，促進骨細胞生長。例如，德國EOS公司開發的Ti64 ELI（低間隙元素）粉末，氧含量低于0.13%，打印的髖關節假體孔隙率可達70%，患者術后恢復周期縮短40%。然而，鈦合金粉末的高活性導致打印過程需全程在氬氣保護下進行，且殘余應力管理難度大。近年來，研究人員通過引入熱等靜壓（HIP）后處理技術，可將疲勞壽命提升3倍以上，同時降低表面粗糙度至Ra<5μm，滿足醫療植入體的嚴苛標準。 湖北鈦合金工藝品鈦合金粉末合作