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%。

金屬玻璃因非晶態結構展現超”高“強度（>2GPa）和彈性極限（~2%），但其制備依賴毫米級薄帶急冷法，難以成型復雜零件。美國加州理工學院通過超高速激光熔化（冷卻速率達10^6 K/s），成功打印出鋯基（Zr??Cu??Al??Ni?）金屬玻璃齒輪，晶化率控制在1%以下，硬度達550HV。該技術采用粒徑<25μm的預合金粉末，激光功率密度需超過500W/mm2以確保熔池瞬間冷卻。然而，非晶合金的打印尺寸受限——目前比較大連續結構為10cm×10cm×5cm，且殘余應力易引發自發斷裂。日本東北大學通過添加0.5%釔（Y）細化微觀結構，將臨界打印厚度從3mm提升至8mm，拓展了其在精密軸承和手術刀具中的應用。

定制化運動裝備正成為金屬3D打印的消費級市場。意大利Campagnolo公司推出鈦合金打印自行車曲柄，根據騎手功率輸出與踏頻數據優化晶格結構，重量減輕35%（280g），剛度提升20%。高爾夫領域，Callaway的3D打印鈦桿頭（6Al-4V ELI）通過內部空腔與配重塊拓撲優化，將甜蜜點面積擴大30%，職業選手擊球距離平均增加12碼。但個性化定制導致單件成本超2000，需采用AI生成設計（耗時從8小時壓縮至20分鐘）與分布式打印網絡降低成本，目標2025年實現2000，需采用AI生成設計（耗時從8小時壓縮至20分鐘）與分布式打印網絡降低成本，目標2025年實現500以下的消費級產品。

金屬3D打印正在突破傳統建筑設計的極限，尤其是大型鋼結構與裝飾構件的定制化生產。荷蘭MX3D公司利用WAAM（電弧增材制造）技術，以不銹鋼和鋁合金粉末為原料，成功打印出跨度12米的鋼橋，其內部晶格結構使重量減輕40%，同時承載能力達5噸。該技術通過機器人臂配合電弧焊接逐層堆疊，打印速度可達10kg/h，但表面粗糙度較高（Ra>50μm），需結合數控銑削進行后處理。未來，建筑行業關注的重點在于開發低成本鐵基粉末（如Fe-316L）與抗風抗震性能優化，例如迪拜3D打印辦公樓項目中，鈦合金加強節點使整體結構抗扭強度提升30%。金屬粉末的儲存需在惰性氣體環境中避免氧化。

國際熱核聚變實驗堆（ITER）的鎢質第“一”壁需承受14MeV中子輻照與10MW/m2熱流。傳統鎢塊無法加工冷卻流道，而3D打印的鎢-銅梯度材料（W-10Cu至W-30Cu過渡層）通過EBM技術實現，熱疲勞壽命達5000次循環（較均質鎢提升5倍）。關鍵技術包括：① 中子輻照模擬驗證（在JET托卡馬克中測試）；② 界面擴散阻擋層（0.1μm TaC涂層）抑制銅滲透；③ 氦冷卻通道拓撲優化（壓降降低30%）。但鎢粉的高成本（$500/kg）與打印缺陷（孔隙率需<0.1%）仍是量產瓶頸，需開發粉末等離子球化再生技術。

鈦合金3D打印技術正推動個性化假牙制造的發展。安徽鈦合金模具鈦合金粉末咨詢

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。