碳纖維增強鋁基（AlSi10Mg+20% CF）復(fù)合材料通過3D打印實現(xiàn)各向異性設(shè)計。美國密歇根大學(xué)開發(fā)的定向碳纖維鋪放技術(shù)，使復(fù)合材料沿纖維方向的導(dǎo)熱系數(shù)達(dá)220W/m·K，垂直方向為45W/m·K，適用于定向散熱衛(wèi)星載荷支架。另一案例是氧化鋁顆粒（Al?O?）增強鈦基復(fù)合材料，硬度提升至650HV，用于航空發(fā)動機耐磨襯套。挑戰(zhàn)在于增強相與基體的界面結(jié)合——采用等離子球化預(yù)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(fù)合材料（如壓電、熱電特性集成）或推動智能結(jié)構(gòu)件發(fā)展。

模仿自然界生物結(jié)構(gòu)的金屬打印設(shè)計正突破材料極限。哈佛大學(xué)受海螺殼啟發(fā)，打印出鈦合金多級螺旋結(jié)構(gòu)，裂紋擴展阻力比均質(zhì)材料高50倍，用于抗沖擊無人機起落架。另一案例是蜂窩-泡沫復(fù)合結(jié)構(gòu)——空客A320的3D打印艙門鉸鏈，通過仿生蜂窩設(shè)計實現(xiàn)比強度180MPa·cm3/g，較傳統(tǒng)鍛件減重35%。此類結(jié)構(gòu)依賴超細(xì)粉末（粒徑10-25μm）和高精度激光聚焦（光斑直徑<30μm），目前能實現(xiàn)厘米級零件打印。英國Renishaw公司開發(fā)的五激光同步掃描系統(tǒng)，將大型仿生結(jié)構(gòu)（如風(fēng)力渦輪機主軸承）的打印速度提升4倍，成本降低至$220/kg。

將MOF材料（如ZIF-8）與金屬粉末復(fù)合，可賦予3D打印件多功能特性。美國西北大學(xué)團隊在316L不銹鋼粉末表面生長2μm厚MOF層，打印的化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)壁比表面積提升至1200m2/g，催化效率較傳統(tǒng)材質(zhì)提高4倍。在儲氫領(lǐng)域，鈦合金-MOF復(fù)合結(jié)構(gòu)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(dá)4.5wt%，超越多數(shù)固態(tài)儲氫材料。挑戰(zhàn)在于MOF的熱分解溫度（通常<400℃）與金屬打印高溫環(huán)境不兼容，需采用冷噴涂技術(shù)后沉積MOF層，界面結(jié)合強度需≥50MPa以實現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。

微型無人機（<250g）需要極大輕量化與結(jié)構(gòu)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(nèi)部集成氣動傳感器通道與射頻天線，整體減重60%。動力系統(tǒng)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(dá)5kW/kg，配合空心轉(zhuǎn)子軸設(shè)計（壁厚0.5mm），續(xù)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(fā)真空振動篩分系統(tǒng)，可消除99.99%的未熔顆粒（粒徑>5μm），確保電機軸承無卡滯風(fēng)險。

材料認(rèn)證滯后制約金屬3D打印的工業(yè)化進(jìn)程。ASTM與ISO聯(lián)合工作組正在制定“打印-測試-認(rèn)證”一體化標(biāo)準(zhǔn)，包括：① 標(biāo)準(zhǔn)試樣幾何尺寸（如拉伸樣條需包含Z向?qū)娱g界面）；② 疲勞測試載荷譜（模擬實際工況的變幅加載）；③ 缺陷驗收準(zhǔn)則（孔隙率<0.5%、裂紋長度<100μm）。空客A350機艙支架認(rèn)證中，需提交超過500組數(shù)據(jù)，涵蓋粉末批次、打印參數(shù)及后處理記錄，認(rèn)證周期長達(dá)18個月。區(qū)塊鏈技術(shù)的引入可實現(xiàn)數(shù)據(jù)不可篡改，加速跨國認(rèn)證互認(rèn)。梯度多孔鈦合金植入物能促進(jìn)骨骼組織生長。云南3D打印材料鈦合金粉末合作

納米改性金屬粉末可明顯提升打印件的力學(xué)性能。吉林冶金鈦合金粉末咨詢

金屬玻璃因非晶態(tài)結(jié)構(gòu)展現(xiàn)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(fù)雜零件。美國加州理工學(xué)院通過超高速激光熔化（冷卻速率達(dá)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(dá)550HV。該技術(shù)采用粒徑<25μm的預(yù)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(xù)結(jié)構(gòu)為10cm×10cm×5cm，且殘余應(yīng)力易引發(fā)自發(fā)斷裂。日本東北大學(xué)通過添加0.5%釔（Y）細(xì)化微觀結(jié)構(gòu)，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(shù)刀具中的應(yīng)用。