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。

可拉伸金屬電路需結合剛柔特性，銀-彈性體復合粉末成為研究熱點。新加坡南洋理工大學開發的Ag-PDMS（聚二甲基硅氧烷）核殼粉末（粒徑10-20μm），通過SLS選擇性激光燒結打印的導線拉伸率可達300%，電阻變化<5%。應用案例包括：① 智能手套的3D打印觸覺傳感器，響應時間<10ms；② 可穿戴心電監測電極，皮膚貼合阻抗低至10Ω·cm2。挑戰在于彈性體組分（PDMS）的耐溫性——激光能量需精確控制在燒結銀顆粒（熔點961℃）而不碳化彈性體（分解溫度350℃），目前通過脈沖激光（脈寬10ns）將局部溫度梯度維持在10^6 K/m。青海3D打印材料鈦合金粉末咨詢3D打印金屬材料通過逐層堆積技術實現復雜結構的直接制造。

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%。

將MOF材料（如ZIF-8）與金屬粉末復合，可賦予3D打印件多功能特性。美國西北大學團隊在316L不銹鋼粉末表面生長2μm厚MOF層，打印的化學反應器內壁比表面積提升至1200m2/g，催化效率較傳統材質提高4倍。在儲氫領域，鈦合金-MOF復合結構通過SLM打印形成微米級孔道（孔徑0.5-2μm），在30bar壓力下儲氫密度達4.5wt%，超越多數固態儲氫材料。挑戰在于MOF的熱分解溫度（通常<400℃）與金屬打印高溫環境不兼容，需采用冷噴涂技術后沉積MOF層，界面結合強度需≥50MPa以實現工業應用。鈦合金粉末的氧含量需低于0.2%以確保延展性。

超導量子比特需要極端精密的金屬結構。IBM采用電子束光刻（EBL）與電鍍工藝結合，3D打印的鈮（Nb）諧振腔品質因數（Q值）達10^6，用于量子芯片的微波傳輸。關鍵技術包括：① 超導鈮粉（純度99.999%）的低溫（-196℃）打印，抑制氧化；② 表面化學拋光（粗糙度Ra<0.1μm）減少微波損耗；③ 氦氣冷凍環境（4K）下的形變補償算法。在新進展中，谷歌量子團隊打印的3D Transmon量子比特，相干時間延長至200μs，但產量仍限于每周10個，需突破超導粉末的大規模制備技術。

鈦合金3D打印中原位合金化技術可通過混合元素粉末直接合成新型鈦基復合材料。西藏鈦合金物品鈦合金粉末合作

行業標準滯后與”專“利壁壘正制約技術擴散。2023年歐盟頒布《增材制造材料安全法案》，要求所有植入體金屬粉末需通過細胞毒性（ISO 10993-5）與遺傳毒性（OECD 487）測試，導致中小企業認證成本增加30%。知識產權方面，通用電氣（GE）持有的“交錯掃描路徑””專“利（US 9,833,839 B2），覆蓋大多數金屬打印機的主要路徑算法，每年收取設備售價的5%作為授權費。中國正在構建開源金屬打印聯盟，通過共享參數數據庫（如CAMS 2.0）規避專利風險，目前數據庫已收錄3000組經過驗證的工藝-材料組合。西藏鈦合金物品鈦合金粉末合作