深海與地熱勘探裝備需耐受高壓、高溫及腐蝕性介質，金屬3D打印通過材料與結構創新滿足極端需求。挪威Equinor公司采用哈氏合金C-276打印的深海閥門，可在2500米水深（25MPa壓力）和200℃酸性環境中連續工作5年，故障率較傳統鑄造件降低70%。其內部流道經拓撲優化，流體阻力減少40%。此外，NASA利用鉬錸合金（Mo-47Re）打印火星鉆探頭，熔點達2600℃，可在-150℃至800℃溫差下保持韌性。但極端環境裝備認證需通過API 6A與ISO 13628標準，測試成本占研發總預算的60%。據Rystad Energy預測，2030年能源勘探金屬3D打印市場將達9.3億美元，年增長率18%。

冷噴涂（Cold Spray）通過超音速氣流加速金屬粉末（速度500-1200m/s），在固態下沉積成型，避免熱應力與相變問題，適用于鋁、銅等低熔點材料的快速修復。美國陸軍研究實驗室利用冷噴涂6061鋁合金修復直升機槳轂，抗疲勞強度較傳統焊接提升至70%。該技術還可實現異種材料結合（如鋼-鋁界面），結合強度達300MPa以上。2023年全球冷噴涂設備市場規模達2.8億美元，未來五年增長率預計18%，主要驅動力來自于航空航天與能源裝備維護需求。

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。

模仿生物結構（如蜂窩、骨小梁）的輕量化設計正通過金屬3D打印實現工程化應用。瑞士醫療公司Medacta利用鈦合金打印仿生多孔髖臼杯，孔隙率70%，彈性模量接近人體骨骼，減少應力遮擋效應50%。在航空領域，空客A320的仿生艙門支架采用鋁合金晶格結構，通過有限元拓撲優化實現載荷自適應分布，疲勞壽命延長3倍。挑戰在于復雜結構的支撐去除與表面光潔度控制，需結合激光拋光與流體動力學后處理。未來，AI驅動的生成式設計軟件將進一步加速仿生結構創新。

金屬基復合材料（MMCs）通過將陶瓷顆粒（如SiC、Al?O?）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。原位合金化3D打印通過混合不同金屬粉末直接合成定制鋁合金，減少預合金化成本。吉林3D打印金屬鋁合金粉末

鋁合金粉末的衛星球（衛星顆粒）過多會導致鋪粉缺陷。天津鋁合金模具鋁合金粉末

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。天津鋁合金模具鋁合金粉末