金屬3D打印的主要材料——金屬粉末，其制備技術直接影響打印質量。主流工藝包括氬氣霧化法和等離子旋轉電極法（PREP）。氬氣霧化法通過高速氣流沖擊金屬液流，生成粒徑分布較寬的粉末，成本較低但易產生空心粉和衛星粉。而PREP法利用等離子電弧熔化金屬棒料，通過離心力甩出液滴形成球形粉末，其氧含量可控制在0.01%以下，球形度高達98%以上，適用于航空航天等高精度領域。例如，某企業采用PREP法生產的鈦合金粉末，其疲勞強度較傳統工藝提升20%，但設備成本是氣霧化法的3倍。鈦合金粉末憑借其高的強度、耐腐蝕性和生物相容性，被廣泛應用于航空航天部件和醫療植入體的3D打印制造。粉末

基于工業物聯網（IIoT）的在線質控系統，通過多傳感器融合實時監控打印過程。Keyence的激光位移傳感器以0.1μm分辨率檢測鋪粉層厚，配合高速相機（10000fps）捕捉飛濺顆粒，數據上傳至云端AI平臺分析缺陷概率。GE Additive的“A.T.L.A.S”系統能在10ms內識別未熔合區域并觸發激光補焊，廢品率從12%降至3%。此外，聲發射傳感器通過監測熔池聲波頻譜（20-100kHz），可預測裂紋萌生，準確率達92%。歐盟“AMOS”項目要求每批次打印件生成數字孿生檔案，包含2TB的工藝數據鏈，滿足航空AS9100D標準可追溯性要求。

金屬粉末的球形度直接影響鋪粉均勻性和打印質量。球形顆粒（球形度＞95%）流動性更佳，可通過霍爾流量計測試（如鈦粉流速≤25s/50g）。非球形粉末易在鋪粉過程中形成空隙，導致層間結合力下降，零件抗拉強度降低10%-30%。此外，衛星粉（小顆粒附著在大顆粒表面）需通過等離子球化處理去除，否則會阻礙激光能量吸收。以鋁合金AlSi10Mg為例，球形粉末的堆積密度可達理論值的60%，而不規則粉末40%，明顯影響終致密度（需＞99.5%才能滿足航空標準）。因此，粉末形態是材料認證的主要指標之一。

鎳基合金粉末在燃氣輪機葉片制造中具有不可替代性。其3D打印需克服高殘余應力（>800MPa）和開裂傾向，目前采用預熱基板（400-600℃）和層間緩冷技術可有效控制缺陷。粉末化學需嚴格匹配ASTM F3056標準，其中Nb含量（5.0%-5.5%）直接影響γ"強化相析出。德國某研究所通過雙峰粒徑分布（10-30μm與50-80μm混合）提升堆積密度至65%，使零件在1000℃下的蠕變壽命延長3倍。該材料單公斤成本超過$500，主要受制于真空感應熔煉氣霧化（VIGA）的高能耗工藝。

電子束熔化（EBM）在真空環境中利用高能電子束逐層熔化金屬粉末，其能量密度可達激光的10倍以上，特別適合加工高熔點材料（如鈦合金、鉭和鎳基高溫合金）。EBM的預熱溫度通常為700-1000℃，可明顯降低殘余應力，避免零件開裂。例如，GE航空采用EBM制造LEAP發動機的燃油噴嘴，將傳統20個零件集成為單件，減重25%，耐溫性能提升至1200℃。但EBM的打印精度（約100μm）低于SLM，表面需后續機加工。此外，真空環境可防止金屬氧化，但設備成本和維護復雜度較高，限制了其在中小企業的普及。納米級金屬粉末的制備技術突破推動了微尺度金屬3D打印設備的發展。寧波高溫合金粉末

金屬粉末的回收利用技術可降低3D打印成本并減少資源浪費。粉末

3D打印鈦合金（如Ti-6Al-4V ELI）在醫療領域顛覆了傳統植入體制造。通過CT掃描患者骨骼數據，可設計多孔結構（孔徑300-800μm），促進骨細胞長入，避免應力屏蔽效應。例如，顱骨修復板可精細匹配患者骨缺損形狀，手術時間縮短40%。電子束熔化（EBM）技術制造的髖關節臼杯，表面粗糙度Ra＜30μm，生物固定效果優于機加工產品。此外，鉭金屬粉末因較好的生物相容性，被用于打印脊柱融合器，其彈性模量接近人骨，降低術后并發癥風險。但金屬離子釋放問題仍需長期臨床驗證。粉末