鎢（熔點3422℃）和鉬（熔點2623℃）的3D打印在核聚變反應(yīng)堆與火箭噴嘴領(lǐng)域至關(guān)重要。傳統(tǒng)工藝無法加工復(fù)雜內(nèi)冷通道，而電子束熔化（EBM）技術(shù)可在真空環(huán)境下以3000℃以上高溫熔化鎢粉，實現(xiàn)99.2%致密度的偏濾器部件。美國ORNL實驗室打印的鎢銅梯度材料，界面熱導(dǎo)率達(dá)180W/m·K，可承受1500℃熱沖擊循環(huán)。但難點在于打印過程中的熱裂紋控制——通過添加0.5% La?O?顆粒細(xì)化晶粒，可將抗熱震性提升3倍。目前，高純度鎢粉（>99.95%）成本高達(dá)$800/kg，限制其大規(guī)模應(yīng)用。

高熵合金（HEA）憑借多主元（≥5種元素）的固溶強(qiáng)化效應(yīng)，成為極端環(huán)境材料的新寵。美國HRL實驗室開發(fā)的CoCrFeNiMn粉末，通過SLM打印后抗拉強(qiáng)度達(dá)1.2GPa，且在-196℃下韌性無衰減，適用于液氫儲罐。其主要主要挑戰(zhàn)在于元素均勻性控制——等離子旋轉(zhuǎn)電極霧化（PREP）工藝可使各元素偏析度<3%，但成本超$2000/kg。近期，中國科研團(tuán)隊通過機(jī)器學(xué)習(xí)篩選出FeCoNiAlTiB高熵合金，耐磨性比工具鋼提升8倍，已用于石油鉆探噴嘴的批量打印。安徽金屬粉末鈦合金粉末價格鈦-鋁復(fù)合材料粉末可優(yōu)化打印件的強(qiáng)度與耐蝕性。

3D打印微型金屬結(jié)構(gòu)（如射頻濾波器、MEMS傳感器）正推動電子器件微型化。美國nScrypt公司采用的微噴射粘結(jié)技術(shù)，以納米銀漿（粒徑50nm）打印線寬10μm的電路，導(dǎo)電性達(dá)純銀的95%。在5G天線領(lǐng)域中，鈦合金粉末通過雙光子聚合（TPP）技術(shù)制造亞微米級諧振器，工作頻率將覆蓋28GHz毫米波頻段，插損低于0.3dB。但微型打印的挑戰(zhàn)在于粉末清理——日本發(fā)那科（FANUC）開發(fā)超聲波振動篩分系統(tǒng)，可消除99.9%的未熔顆粒，確保器件良率超98%。

金屬-陶瓷或金屬-聚合物多材料3D打印正拓展功能器件邊界。例如，NASA采用梯度材料打印的火箭噴嘴，內(nèi)層使用耐高溫鎳基合金（Inconel 625），外層結(jié)合銅合金（GRCop-42）提升導(dǎo)熱性，界面結(jié)合強(qiáng)度達(dá)200MPa。該技術(shù)需精確控制不同材料的熔融溫度差（如銅1083℃ vs 鎳1453℃），通過雙激光系統(tǒng)分區(qū)熔化。此外，德國Fraunhofer研究所開發(fā)的冷噴涂復(fù)合打印技術(shù)，可在鈦合金基體上沉積碳化鎢涂層，硬度提升至1500HV，用于鉆探工具耐磨部件。但多材料打印的殘余應(yīng)力管理仍是難點，需通過有限元模擬優(yōu)化層間熱分布鈦合金金屬粉末的等離子旋轉(zhuǎn)電極霧化技術(shù)（PREP）可制備高純度、低氧含量的球形粉末，提升打印件性能。

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(kuò)展阻力比均質(zhì)材料高50倍，用于抗沖擊無人機(jī)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(qiáng)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(jī)主軸承）的打印速度提升4倍，成本降低至$220/kg。

3D打印金屬材料的疲勞性能研究仍存在技術(shù)瓶頸。中國香港冶金鈦合金粉末價格

碳纖維增強(qiáng)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(qiáng)鈦基復(fù)合材料，硬度提升至650HV，用于航空發(fā)動機(jī)耐磨襯套。挑戰(zhàn)在于增強(qiáng)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(qiáng)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。