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。

碳納米管（CNT）與石墨烯增強的金屬粉末正重新定義材料極限。美國NASA開發的AlSi10Mg+2% CNT復合材料，通過高能球磨實現均勻分散，SLM打印后導熱系數達260W/m·K（提升80%），用于衛星散熱面板減重40%。關鍵技術突破在于：① 納米顆粒預鍍鎳層（厚度10nm）改善與熔池的潤濕性；② 激光參數優化（功率400W、掃描速度1200mm/s）防止CNT熱解。另一案例是0.5%石墨烯增強鈦合金（Ti-6Al-4V），疲勞壽命從10^6次循環提升至10^7次，已用于F-35戰斗機鉸鏈部件。但納米粉末的吸入毒性需嚴格管控，操作艙需維持ISO 5級潔凈度并配備HEPA過濾系統。

核電站反應堆內構件的現場修復依賴金屬3D打印的精細堆覆能力。法國EDF集團采用激光熔覆技術（LMD），以Inconel 625粉末修復蒸汽發生器管板裂紋，修復層硬度達250HV，且無二次熱影響區。該技術通過6軸機器人實現曲面定向沉積，單層厚度控制在0.1-0.3mm，精度±0.05mm。挑戰在于輻射環境下的遠程操作——日本三菱重工開發的抗輻射打印艙，配備鉛屏蔽層與機械臂，可在10^4 Gy/h劑量率下連續工作。未來，鋯合金包殼管的直接打印或成核燃料組件維護的新方向。

鈮鈦（Nb-Ti）與釔鋇銅氧（YBCO）超導體的3D打印正加速可控核聚變裝置建設。美國麻省理工學院（MIT）采用低溫電子束熔化（Cryo-EBM）技術，在-250℃環境下打印Nb-47Ti超導線圈骨架，臨界電流密度（Jc）達5×10^5 A/cm2（4.2K），較傳統線材提升20%。技術主要包括：① 液氦冷卻的真空腔體（維持10^-5 mbar）；② 超導粉末預冷至-269℃以抑制晶界氧化；③ 電子束聚焦直徑<50μm確保微觀織構取向。但低溫打印速度為常溫EBM的1/10，且設備造價超$2000萬，商業化仍需突破。電子束熔融（EBM）技術適合鈦合金的高效打印。

傳統氣霧化制粉依賴天然氣燃燒，每千克鈦粉產生8kg CO?排放。德國林德集團開發的綠氫等離子霧化（H2-PA）技術，利用可再生能源制氫作為霧化氣體與熱源，使316L不銹鋼粉末的碳足跡降至0.5kg CO?/kg。氫的還原性還可將氧含量從0.08%降至0.03%，提升打印件延展性15%。挪威Hydro公司計劃2025年建成全綠氫鈦粉生產線，目標年產500噸，成本控制在$80/kg。但氫氣的儲存與安全傳輸仍是難點，需采用鈀銀合金膜實現99.999%純度氫循環，并開發爆燃壓力實時監控系統。

鈦合金的蜂窩結構打印可大幅減輕部件重量。黑龍江鈦合金鈦合金粉末合作

太空探索中，3D打印技術正從“地球制造”轉向“地外資源利用”。NASA的“月球熔爐”計劃提出利用月壤中的鈦鐵礦（FeTiO?）與氫還原技術，原位提取鈦、鐵等金屬元素，并通過激光燒結制成結構件。實驗表明，月壤模擬物經1600℃熔融后可打印出抗壓強度超20MPa的墻體模塊，密度為地球鋁合金的60%。歐洲航天局（ESA）則開發了太陽能聚焦系統，直接在月球表面熔化月壤粉末，逐層建造輻射屏蔽層，減少宇航員暴露于宇宙射線的風險。但挑戰在于月壤的高硅含量（約45%）導致打印件脆性明顯，需添加2-3%的粘結劑（如聚乙烯醇）提升韌性。未來，結合機器人自主采礦與打印的閉環系統，或使月球基地建設成本降低70%。