國際熱核聚變實驗堆（ITER）的鎢質(zhì)第“一”壁需承受14MeV中子輻照與10MW/m2熱流。傳統(tǒng)鎢塊無法加工冷卻流道，而3D打印的鎢-銅梯度材料（W-10Cu至W-30Cu過渡層）通過EBM技術(shù)實現(xiàn)，熱疲勞壽命達5000次循環(huán)（較均質(zhì)鎢提升5倍）。關(guān)鍵技術(shù)包括：① 中子輻照模擬驗證（在JET托卡馬克中測試）；② 界面擴散阻擋層（0.1μm TaC涂層）抑制銅滲透；③ 氦冷卻通道拓撲優(yōu)化（壓降降低30%）。但鎢粉的高成本（$500/kg）與打印缺陷（孔隙率需<0.1%）仍是量產(chǎn)瓶頸，需開發(fā)粉末等離子球化再生技術(shù)。

微型無人機（<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殼體（含散熱鰭片）使功率密度達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——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），確保電機軸承無卡滯風(fēng)險。

數(shù)字孿生技術(shù)正貫穿金屬打印全鏈條。達索系統(tǒng)的3DEXPERIENCE平臺構(gòu)建了從粉末流動到零件服役的完整虛擬模型：① 粉末級離散元模擬（DEM）優(yōu)化鋪粉均勻性（誤差<5%）；② 熔池流體動力學(xué)（CFD）預(yù)測氣孔率（精度±0.1%）；③ 微觀組織相場模擬指導(dǎo)熱處理工藝?？湛屯ㄟ^該平臺將A350支架的試錯次數(shù)從50次降至3次，開發(fā)周期縮短70%。未來，結(jié)合量子計算可將多物理場仿真速度提升1000倍，實時指導(dǎo)打印參數(shù)調(diào)整，實現(xiàn)“首先即正確”的零缺陷制造。

金屬粉末是3D打印的“墨水”，其質(zhì)量直接決定成品的機械性能和表面精度。目前主流制備工藝包括氣霧化（GA）、等離子旋轉(zhuǎn)電極（PREP）和等離子霧化（PA）。以氣霧化為例，熔融金屬液流在高壓惰性氣體沖擊下破碎成微小液滴，冷卻后形成球形粉末，粒徑范圍通常為15-53μm。研究表明，粉末的氧含量需控制在0.1%以下，否則會引發(fā)打印過程中微裂紋和孔隙缺陷。例如，316L不銹鋼粉末若氧含量超標(biāo)，其拉伸強度可能下降20%。此外，粉末的流動性（通過霍爾流速計測量）和松裝密度也需嚴(yán)格匹配打印設(shè)備的鋪粉參數(shù)。近年來，納米級金屬粉末的研發(fā)成為熱點，其高比表面積可加速燒結(jié)過程，但需解決易團聚和存儲安全性問題。3D打印金屬材料的疲勞性能研究仍存在技術(shù)瓶頸。

鈦合金（如Ti-6Al-4V ELI）因其在高壓、高鹽環(huán)境下的優(yōu)越耐腐蝕性，成為深海探測設(shè)備與潛艇部件的優(yōu)先材料。通過3D打印可一體化制造傳統(tǒng)焊接難以實現(xiàn)的復(fù)雜耐壓艙結(jié)構(gòu)，例如美國海軍研究局（ONR）開發(fā)的鈦合金水聲傳感器支架，抗壓強度達1200MPa，且全生命周期無需防腐涂層。然而，深海裝備對材料疲勞性能要求極高，需通過熱等靜壓（HIP）后處理消除內(nèi)部孔隙，并將疲勞壽命提升至10^7次循環(huán)以上。此外，鈦合金粉末的回收再利用技術(shù)成為研究重點：采用等離子旋轉(zhuǎn)電極（PREP）工藝生產(chǎn)的粉末，經(jīng)3次循環(huán)使用后仍可保持氧含量<0.15%，成本降低40%。 氣霧化法是生產(chǎn)高球形度金屬粉末的主流工藝。西藏冶金鈦合金粉末廠家

鈦合金的蜂窩結(jié)構(gòu)打印可大幅減輕部件重量。河南金屬材料鈦合金粉末廠家

核電站反應(yīng)堆內(nèi)構(gòu)件的現(xiàn)場修復(fù)依賴金屬3D打印的精細堆覆能力。法國EDF集團采用激光熔覆技術(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250HV，且無二次熱影響區(qū)。該技術(shù)通過6軸機器人實現(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)境下的遠程操作——日本三菱重工開發(fā)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(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的新方向。河南金屬材料鈦合金粉末廠家