模仿生物結構（如蜂窩、骨小梁）的輕量化設計正通過金屬3D打印實現工程化應用。瑞士醫療公司Medacta利用鈦合金打印仿生多孔髖臼杯，孔隙率70%，彈性模量接近人體骨骼，減少應力遮擋效應50%。在航空領域，空客A320的仿生艙門支架采用鋁合金晶格結構，通過有限元拓撲優化實現載荷自適應分布，疲勞壽命延長3倍。挑戰在于復雜結構的支撐去除與表面光潔度控制，需結合激光拋光與流體動力學后處理。未來，AI驅動的生成式設計軟件將進一步加速仿生結構創新。

鎳基高溫合金（如Inconel 718、Hastelloy X）因其在高溫（>1000℃）下的抗氧化性、抗蠕變性和耐腐蝕性，成為航空發動機、燃氣輪機及火箭噴嘴的主要材料。例如，SpaceX的SuperDraco發動機采用3D打印Inconel 718，可承受高壓燃燒環境。此類合金粉末需通過等離子霧化（PA）制備以確保低雜質含量，打印時需精確控制層間冷卻速率以避免裂紋。然而，高溫合金的高硬度導致后加工困難，電火花加工（EDM）成為關鍵工藝。據MarketsandMarkets預測，2027年高溫合金粉末市場規模將達35億美元，年均增長7.2%。江蘇金屬粉末鋁合金粉末價格鋁合金梯度材料打印實現單一部件不同區域的性能定制。

鎂合金（如WE43、AZ91）因其生物可降解性和骨誘導特性，成為骨科臨時植入物的理想材料。3D打印多孔鎂支架可在體內逐步降解（速率0.2-0.5mm/年），避免二次手術取出。德國夫瑯禾費研究所開發的Mg-Zn-Ca合金支架，通過調節孔隙率（60-80%）實現降解與骨再生同步，臨床試驗顯示骨折愈合時間縮短30%。挑戰在于鎂的高活性導致打印時易氧化，需在氦氣環境下操作并將氧含量控制在10ppm以下。2023年全球可降解金屬植入物市場達4.3億美元，鎂合金占比超50%，預計2030年復合增長率達22%。

模塊化建筑通過3D打印實現結構-功能一體化設計，阿聯酋迪拜的“3D打印社區”項目采用316L不銹鋼骨架與AlSi10Mg外墻板，抗風等級達17級，建造速度較傳統方法提升70%。荷蘭MX3D的機器人電弧增材制造（WAAM）技術打印出跨度15米的鋼鋁復合人行橋，內部集成傳感器網絡實時監測荷載與腐蝕數據，維護成本降低60%。材料方面，碳纖維增強鋁合金（CF/Al）打印的抗震梁柱，抗彎強度達1200MPa，重量為混凝土的1/4。2023年建筑領域金屬3D打印市場規模為5.2億美元，預計2030年增至28億美元，但需突破防火認證（如EN 1363）與大規模施工標準缺失的瓶頸。

金屬粉末是3D打印的主要原料，其性能直接決定終產品的機械強度和精度。制備方法包括氣霧化（GA）、等離子旋轉電極（PREP）和水霧化等，其中氣霧化法因能生產高球形度粉末而廣泛應用。粉末粒徑通常控制在15-45微米，需通過篩分和分級確保粒度分布均勻。氧含量是另一關鍵指標，例如鈦合金粉末的氧含量需低于0.15%以防止脆化。先進的粉末后處理技術（如退火、鈍化）可進一步提升流動性。然而，金屬粉末的高成本（如鎳基合金粉末每公斤可達數百美元）仍是行業痛點，推動低成本的回收再利用技術成為研究熱點。鋁合金粉末的衛星球（衛星顆粒）過多會導致鋪粉缺陷。貴州金屬材料鋁合金粉末價格

多材料金屬3D打印技術為定制化功能梯度材料提供新可能。黑龍江鋁合金物品鋁合金粉末廠家

柔性電子器件對導電性與機械柔韌性的雙重需求，推動液態金屬合金（如鎵銦錫，Galinstan）與3D打印技術的結合。美國卡內基梅隆大學開發出直寫成型（DIW）工藝，在室溫下打印液態金屬電路，拉伸率超300%，電阻率穩定在3.4×10?? Ω·m。該技術通過微流控噴嘴（直徑50μm）精確沉積，結合紫外固化封裝層，實現可穿戴傳感器的無縫集成。三星電子利用銀-聚酰亞胺復合粉末打印折疊屏手機鉸鏈，彎曲壽命達20萬次，較傳統FPC電路提升5倍。然而，液態金屬的氧化與界面粘附性仍是挑戰，需通過氮氣環境打印與表面功能化處理解決。據IDTechEx預測，2030年柔性電子金屬3D打印市場將達14億美元，年增長率達34%，主要應用于醫療監測與智能服裝領域。