通過雙送粉系統(tǒng)或?qū)娱g材料切換，3D打印可實現(xiàn)多金屬復合結構。例如，銅-不銹鋼梯度材料用于火箭發(fā)動機燃燒室內(nèi)壁，銅的高導熱性可快速散熱，不銹鋼則提供高溫強度。NASA開發(fā)的GRCop-42（銅鉻鈮合金）與Inconel 718的混合打印部件，成功通過超高溫點火測試。挑戰(zhàn)在于界面結合強度控制：不同金屬的熱膨脹系數(shù)差異可能導致分層，需通過過渡層設計（如添加釩或鈮作為中間層）優(yōu)化冶金結合。未來，AI驅(qū)動的材料組合預測將加速FGM的工程化應用。新型高熵合金粉末的開發(fā)為極端環(huán)境下的金屬3D打印提供了材料解決方案。北京鈦合金粉末品牌

荷蘭MX3D公司采用的

電弧增材制造（WAAM）打印出12米長不銹鋼橋梁，結構自重4.5噸，承載能力達20噸。關鍵技術包括：① 多機器人協(xié)同打印路徑規(guī)劃；② 實時變形補償算法（預彎曲0.3%）；③ 在線熱處理消除層間應力。阿聯(lián)酋的“3D打印未來大廈”項目采用鈦合金網(wǎng)格外骨骼，抗風荷載達250km/h，材料用量比較傳統(tǒng)鋼結構減少60%。但建筑規(guī)范滯后：中國2023年發(fā)布的《增材制造鋼結構技術標準》將打印件強度折減系數(shù)定為0.85，推動行業(yè)標準化。 海南粉末咨詢鎢合金粉末通過粘結劑噴射成型技術，可生產(chǎn)高密度、耐輻射的核工業(yè)屏蔽構件與醫(yī)療放療設備組件。

模仿蜘蛛網(wǎng)的梯度晶格結構，3D打印鈦合金承力件的抗沖擊性能提升80%。空客A350的機翼接頭采用仿生分形設計，減重高達30%且載荷能力達15噸。德國KIT研究所通過拓撲優(yōu)化生成的髖關節(jié)植入體，彈性模量匹配人骨（3-30GPa），術后骨整合速度提升40%。但仿生結構支撐去除困難：需開發(fā)水溶性支撐材料（如硫酸鈣基材料），溶解速率控制在0.1mm/h，避免損傷主體結構。美國3D Systems的“仿生套件”軟件可自動生成輕量化結構，設計效率提升10倍。

電子束熔化（EBM）在真空環(huán)境中利用高能電子束逐層熔化金屬粉末，其能量密度可達激光的10倍以上，特別適合加工高熔點材料（如鈦合金、鉭和鎳基高溫合金）。EBM的預熱溫度通常為700-1000℃，可明顯降低殘余應力，避免零件開裂。例如，GE航空采用EBM制造LEAP發(fā)動機的燃油噴嘴，將傳統(tǒng)20個零件集成為單件，減重25%，耐溫性能提升至1200℃。但EBM的打印精度（約100μm）低于SLM，表面需后續(xù)機加工。此外，真空環(huán)境可防止金屬氧化，但設備成本和維護復雜度較高，限制了其在中小企業(yè)的普及。梯度金屬材料的3D打印實現(xiàn)了單一構件不同區(qū)域力學性能的定制化分布。

納米級金屬粉末（粒徑＜100nm）可實現(xiàn)超高分辨率打印（層厚＜5μm），用于微機電系統(tǒng)（MEMS）和醫(yī)療微型傳感器。例如，納米銀粉打印的柔性電路導電性接近塊體銀，但成本是傳統(tǒng)蝕刻工藝的3倍。主要瓶頸是納米粉的高活性：比表面積大導致易氧化（如鋁粉自燃），需通過表面包覆（如二氧化硅涂層）或惰性氣體封裝儲存。此外，納米顆粒吸入危害大，需配備N99級防護的封閉式打印系統(tǒng)。日本JFE鋼鐵已開發(fā)納米鐵粉的穩(wěn)定制備工藝，未來或推動微型軸承和精密模具制造。

水霧化法生產(chǎn)的316L不銹鋼粉末成本較低，但流動性略遜于氣霧化制備的粉末。北京鈦合金粉末品牌

等離子球化技術通過高溫等離子體將不規(guī)則金屬顆粒重新熔融并球形化，明顯提升粉末流動性和打印質(zhì)量。例如，鎢粉經(jīng)球化后霍爾流速從45s/50g降至22s/50g，堆積密度提高至理論值的65%，適用于電子束熔化（EBM）工藝。該技術還可處理回收粉末，去除衛(wèi)星粉和氧化層，使316L不銹鋼回收粉的氧含量從0.1%降至0.05%。德國H.C. Starck公司開發(fā)的射頻等離子系統(tǒng)，每小時可處理50kg鈦粉，成本較新粉降低40%。但高能等離子體易導致小粒徑粉末蒸發(fā)，需精細控制溫度和停留時間。北京鈦合金粉末品牌