鈦合金（如Ti-6Al-4V）憑借優(yōu)越的生物相容性、“高”強(qiáng)度重量比（抗拉強(qiáng)度≥900MPa）和耐腐蝕性，成為骨科植入物和航空發(fā)動機(jī)葉片的主要材料。3D打印技術(shù)可定制復(fù)雜多孔結(jié)構(gòu)，促進(jìn)骨骼細(xì)胞長入，縮短患者康復(fù)周期。在航空領(lǐng)域，GE公司通過3D打印鈦合金燃油噴嘴，將傳統(tǒng)20個零件集成為1個，減重25%并提高耐用性。然而，鈦合金粉末成本高昂（每公斤約300-500美元），且打印過程中易與氧、氮發(fā)生反應(yīng)，需在真空或高純度惰性氣體環(huán)境中操作。未來，低成本鈦粉制備技術(shù)（如氫化脫氫法）或?qū)⑼苿悠涓鼜V泛應(yīng)用。

微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）對亞微米級金屬結(jié)構(gòu)的精密加工需求，推動3D打印技術(shù)向納米尺度突破。美國斯坦福大學(xué)利用雙光子光刻（TPP）結(jié)合電鍍工藝，制造出直徑200納米的鉑金微電極陣列，用于神經(jīng)信號采集，阻抗低至1kΩ，信噪比提升50%。德國Karlsruhe研究所開發(fā)的微噴射打印技術(shù)，可在硅基底上沉積銅-鎳合金微齒輪，齒距精度±50nm，轉(zhuǎn)速達(dá)10萬RPM，用于微型無人機(jī)電機(jī)。挑戰(zhàn)在于打印過程中的熱膨脹控制與界面結(jié)合力優(yōu)化，需采用飛秒激光（脈寬<100fs）減少熱影響區(qū)。據(jù)Yole Développement預(yù)測，2030年MEMS金屬3D打印市場將達(dá)8.2億美元，年復(fù)合增長率32%，主要應(yīng)用于生物傳感與光學(xué)MEMS領(lǐng)域。河南金屬粉末鋁合金粉末合作3D打印鋁合金蜂窩結(jié)構(gòu)在衛(wèi)星支架中實現(xiàn)輕量化與高吸能特性的完美結(jié)合。

鎂合金（如WE43、AZ91）因其生物可降解性和骨誘導(dǎo)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(nèi)逐步降解（速率0.2-0.5mm/年），避免二次手術(shù)取出。德國夫瑯禾費研究所開發(fā)的Mg-Zn-Ca合金支架，通過調(diào)節(jié)孔隙率（60-80%）實現(xiàn)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(zhàn)在于鎂的高活性導(dǎo)致打印時易氧化，需在氦氣環(huán)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(dá)4.3億美元，鎂合金占比超50%，預(yù)計2030年復(fù)合增長率達(dá)22%。

模仿生物結(jié)構(gòu)（如蜂窩、骨小梁）的輕量化設(shè)計正通過金屬3D打印實現(xiàn)工程化應(yīng)用。瑞士醫(yī)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(yīng)力遮擋效應(yīng)50%。在航空領(lǐng)域，空客A320的仿生艙門支架采用鋁合金晶格結(jié)構(gòu)，通過有限元拓?fù)鋬?yōu)化實現(xiàn)載荷自適應(yīng)分布，疲勞壽命延長3倍。挑戰(zhàn)在于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的支撐去除與表面光潔度控制，需結(jié)合激光拋光與流體動力學(xué)后處理。未來，AI驅(qū)動的生成式設(shè)計軟件將進(jìn)一步加速仿生結(jié)構(gòu)創(chuàng)新。

金屬玻璃（如Zr基、Fe基）因非晶態(tài)結(jié)構(gòu)具備超”高“強(qiáng)度（2GPa）和彈性極限（2%），但其快速凝固特性使3D打印難度極高。加州理工學(xué)院采用超高速激光熔化（冷卻速率達(dá)1×10^6 K/s）成功打印出塊體非晶合金齒輪，硬度HV 550，耐磨性比鋼制齒輪高5倍。然而，打印厚度受限（通常<5mm），且需嚴(yán)格控制粉末氧含量（<0.01%）。目前全球少數(shù)企業(yè)（如Liquidmetal）實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，市場規(guī)模約1.2億美元，但隨工藝突破有望在精密儀器與運動器材領(lǐng)域爆發(fā)。

水霧化法制粉成本較低，但粉末形貌不規(guī)則影響打印性能。海南鋁合金物品鋁合金粉末品牌

歐盟《REACH法規(guī)》與美國《有毒物質(zhì)控制法》（TSCA）嚴(yán)格限制金屬粉末中鎳、鈷等有害物質(zhì)的釋放量，推動低毒合金研發(fā)。例如，替代含鎳不銹鋼的Fe-Mn-Si形狀記憶合金粉末，生物相容性更優(yōu)且成本降低30%。同時，粉末生產(chǎn)中的碳排放（如氣霧化工藝能耗達(dá)50kWh/kg）促使企業(yè)轉(zhuǎn)向綠色能源，德國EOS計劃2030年實現(xiàn)粉末生產(chǎn)100%可再生能源供電。據(jù)波士頓咨詢報告，合規(guī)成本將使金屬粉末價格在2025年前上漲8-12%，但長期利好行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。