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。

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。吉林金屬材料鈦合金粉末品牌鈦合金梯度多孔結構的3D打印技術，在人工關節中實現力學性能與骨細胞生長的動態匹配。

材料認證滯后制約金屬3D打印的工業化進程。ASTM與ISO聯合工作組正在制定“打印-測試-認證”一體化標準，包括：① 標準試樣幾何尺寸（如拉伸樣條需包含Z向層間界面）；② 疲勞測試載荷譜（模擬實際工況的變幅加載）；③ 缺陷驗收準則（孔隙率<0.5%、裂紋長度<100μm）。空客A350機艙支架認證中，需提交超過500組數據，涵蓋粉末批次、打印參數及后處理記錄，認證周期長達18個月。區塊鏈技術的引入可實現數據不可篡改，加速跨國認證互認。

金屬粉末的循環利用是降低3D打印成本的關鍵。西門子能源開發的粉末回收站，通過篩分（振動篩目數200-400目）、等離子球化（修復衛星球）與脫氧處理（氫還原），使316L不銹鋼粉末復用率達80%，成本節約35%。但多次回收會導致粒徑分布偏移——例如，Ti-6Al-4V粉末經5次循環后，15-53μm比例從85%降至70%，需補充30%新粉。歐盟“AMPLIFII”項目驗證，閉環系統可減少40%的粉末廢棄，但氬氣消耗量增加20%，需結合膜分離技術實現惰性氣體回收。金屬粉末的流動性是評估其打印適用性的重要指標。

高純度銅合金粉末（如CuCr1Zr）在3D打印散熱器與電子器件中展現獨特優勢。銅的導熱系數（398W/m·K）是鋁的2倍，但傳統鑄造銅部件難以加工微流道結構。通過SLM技術打印的銅散熱器，可將芯片工作溫度降低15-20℃，且表面粗糙度可控制在Ra<8μm。但銅的高反射率（對1064nm激光吸收率5%）導致打印能量損耗大，需采用更高功率（≥500W）激光或綠色激光（波長515nm）提升熔池穩定性。德國TRUMPF開發的綠光3D打印機，將銅粉吸收率提升至40%，打印密度達99.5%。此外，銅粉易氧化問題需在打印倉內維持氧含量<0.01%，并采用氦氣冷卻減少煙塵殘留。 金屬粉末的氧含量需嚴格控制在0.1%以下以防止脆化。湖南鈦合金模具鈦合金粉末合作

電子束熔融（EBM）技術適合鈦合金的高效打印。中國香港鈦合金工藝品鈦合金粉末廠家

數字孿生技術正貫穿金屬打印全鏈條。達索系統的3DEXPERIENCE平臺構建了從粉末流動到零件服役的完整虛擬模型：① 粉末級離散元模擬（DEM）優化鋪粉均勻性（誤差<5%）；② 熔池流體動力學（CFD）預測氣孔率（精度±0.1%）；③ 微觀組織相場模擬指導熱處理工藝。空客通過該平臺將A350支架的試錯次數從50次降至3次，開發周期縮短70%。未來，結合量子計算可將多物理場仿真速度提升1000倍，實時指導打印參數調整，實現“首先即正確”的零缺陷制造。中國香港鈦合金工藝品鈦合金粉末廠家