4D打印通過材料自變形能力實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)隨時間或環(huán)境變化的功能。鎳鈦諾（Nitinol）形狀記憶合金粉末的SLM打印技術(shù)，可制造體溫“激”活的血管支架一一在37℃時直徑擴(kuò)張20%，恢復(fù)預(yù)設(shè)形態(tài)。德國馬普研究所開發(fā)的梯度NiTi合金，通過調(diào)控鉬（Mo）摻雜量（0-5%），使相變溫度在-50℃至100℃間精確可調(diào)，適用于極地裝備的自適應(yīng)密封環(huán)。技術(shù)難點(diǎn)在于打印過程的熱循環(huán)會改變奧氏體-馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)，需通過800℃×2h的固溶處理恢復(fù)記憶效應(yīng)。4D打印的航天天線支架已通過ESA測試，在太空溫差（-170℃至120℃）下自主展開，展開誤差<0.1°，較傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)減重80%。
軍民用裝備的輕量化與隱身性能需求驅(qū)動金屬3D打印創(chuàng)新。洛克希德·馬丁公司采用鋁基復(fù)合材料（AlSi7Mg+5% SiC）打印無人機(jī)機(jī)翼，通過內(nèi)置晶格結(jié)構(gòu)吸收雷達(dá)波，RCS（雷達(dá)散射截面積）降低12dB，同時減重25%。另一案例是鈦合金防彈插板，通過仿生疊層設(shè)計（硬度梯度從表面1200HV過渡至內(nèi)部600HV），可抵御7.62mm穿甲彈沖擊，重量比傳統(tǒng)陶瓷復(fù)合板輕30%。但“軍“工領(lǐng)域?qū)Σ牧献匪菪砸髽O高，需采用量子點(diǎn)標(biāo)記技術(shù)，在粉末中嵌入納米級ID標(biāo)簽，實(shí)現(xiàn)全生命周期追蹤。江蘇鈦合金工藝品鈦合金粉末咨詢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。
核電站反應(yīng)堆內(nèi)構(gòu)件的現(xiàn)場修復(fù)依賴金屬3D打印的精細(xì)堆覆能力。法國EDF集團(tuán)采用激光熔覆技術(shù)（LMD），以Inconel 625粉末修復(fù)蒸汽發(fā)生器管板裂紋，修復(fù)層硬度達(dá)250HV，且無二次熱影響區(qū)。該技術(shù)通過6軸機(jī)器人實(shí)現(xiàn)曲面定向沉積，單層厚度控制在0.1-0.3mm，精度±0.05mm。挑戰(zhàn)在于輻射環(huán)境下的遠(yuǎn)程操作一一日本三菱重工開發(fā)的抗輻射打印艙，配備鉛屏蔽層與機(jī)械臂，可在10^4 Gy/h劑量率下連續(xù)工作。未來，鋯合金包殼管的直接打印或成核燃料組件維護(hù)的新方向。
鎢（熔點(diǎn)3422℃）和鉬（熔點(diǎn)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(shí)現(xiàn)99.2%致密度的偏濾器部件。美國ORNL實(shí)驗(yàn)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(diǎn)在于打印過程中的熱裂紋控制一一通過添加0.5% LaO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。
微型無人機(jī)（<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(jī)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(jī)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一一以色列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(jī)軸承無卡滯風(fēng)險。
鈦合金3D打印技術(shù)正推動個性化假牙制造的發(fā)展。江蘇鈦合金工藝品鈦合金粉末咨詢
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)一一空客A320的3D打印艙門鉸鏈，通過仿生蜂窩設(shè)計實(shí)現(xiàn)比強(qiáng)度180MPa·cm/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(shí)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。
