4D打印通過(guò)材料自變形能力實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)隨時(shí)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——在37℃時(shí)直徑擴(kuò)張20%，恢復(fù)預(yù)設(shè)形態(tài)。德國(guó)馬普研究所開(kāi)發(fā)的梯度NiTi合金，通過(guò)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(guò)程的熱循環(huán)會(huì)改變奧氏體-馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)，需通過(guò)800℃×2h的固溶處理恢復(fù)記憶效應(yīng)。4D打印的航天天線(xiàn)支架已通過(guò)ESA測(cè)試，在太空溫差（-170℃至120℃）下自主展開(kāi)，展開(kāi)誤差<0.1°，較傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)減重80%。

鈮鈦（Nb-Ti）與釔鋇銅氧（YBCO）超導(dǎo)體的3D打印正加速可控核聚變裝置建設(shè)。美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）采用低溫電子束熔化（Cryo-EBM）技術(shù)，在-250℃環(huán)境下打印Nb-47Ti超導(dǎo)線(xiàn)圈骨架，臨界電流密度（Jc）達(dá)5×10^5 A/cm2（4.2K），較傳統(tǒng)線(xiàn)材提升20%。技術(shù)主要包括：① 液氦冷卻的真空腔體（維持10^-5 mbar）；② 超導(dǎo)粉末預(yù)冷至-269℃以抑制晶界氧化；③ 電子束聚焦直徑<50μm確保微觀(guān)織構(gòu)取向。但低溫打印速度為常溫EBM的1/10，且設(shè)備造價(jià)超$2000萬(wàn)，商業(yè)化仍需突破。遼寧鈦合金鈦合金粉末價(jià)格多材料金屬3D打印可實(shí)現(xiàn)梯度功能結(jié)構(gòu)的定制化生產(chǎn)。

國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)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(wú)法加工冷卻流道，而3D打印的鎢-銅梯度材料（W-10Cu至W-30Cu過(guò)渡層）通過(guò)EBM技術(shù)實(shí)現(xiàn)，熱疲勞壽命達(dá)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(yàn)證（在JET托卡馬克中測(cè)試）；② 界面擴(kuò)散阻擋層（0.1μm TaC涂層）抑制銅滲透；③ 氦冷卻通道拓?fù)鋬?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(kāi)發(fā)粉末等離子球化再生技術(shù)。

將MOF材料（如ZIF-8）與金屬粉末復(fù)合，可賦予3D打印件多功能特性。美國(guó)西北大學(xué)團(tuán)隊(duì)在316L不銹鋼粉末表面生長(zhǎng)2μm厚MOF層，打印的化學(xué)反應(yīng)器內(nèi)壁比表面積提升至1200m2/g，催化效率較傳統(tǒng)材質(zhì)提高4倍。在儲(chǔ)氫領(lǐng)域，鈦合金-MOF復(fù)合結(jié)構(gòu)通過(guò)SLM打印形成微米級(jí)孔道（孔徑0.5-2μm），在30bar壓力下儲(chǔ)氫密度達(dá)4.5wt%，超越多數(shù)固態(tài)儲(chǔ)氫材料。挑戰(zhàn)在于MOF的熱分解溫度（通常<400℃）與金屬打印高溫環(huán)境不兼容，需采用冷噴涂技術(shù)后沉積MOF層，界面結(jié)合強(qiáng)度需≥50MPa以實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。鈦合金粉末的制備成本較高，但性能優(yōu)勢(shì)明顯。

工業(yè)金屬部件正通過(guò)嵌入式傳感器實(shí)現(xiàn)智能運(yùn)維。西門(mén)子能源在燃?xì)廨啓C(jī)葉片內(nèi)部打印微型熱電偶（材料為Pt-Rh合金），實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度分布（精度±1℃），并通過(guò)LoRa無(wú)線(xiàn)傳輸數(shù)據(jù)。該傳感器通道直徑0.3mm，與結(jié)構(gòu)同步打印，界面強(qiáng)度達(dá)基體材料的95%。另一案例是GE的3D打印油管接頭，內(nèi)嵌光纖布拉格光柵（FBG），可檢測(cè)應(yīng)變與腐蝕，預(yù)測(cè)壽命誤差<5%。但金屬打印的高溫環(huán)境會(huì)損壞傳感器，需開(kāi)發(fā)耐高溫封裝材料（如Al?O?陶瓷涂層），并在打印中途暫停以植入元件，導(dǎo)致效率降低30%。工業(yè)級(jí)金屬3D打印機(jī)已能實(shí)現(xiàn)微米級(jí)精度的制造。江蘇金屬粉末鈦合金粉末合作

鈦-鋁復(fù)合材料粉末可優(yōu)化打印件的強(qiáng)度與耐蝕性。中國(guó)澳門(mén)金屬粉末鈦合金粉末咨詢(xún)

金屬3D打印技術(shù)正推動(dòng)汽車(chē)行業(yè)向輕量化與高性能轉(zhuǎn)型。例如，寶馬集團(tuán)采用鋁合金粉末（如AlSi10Mg）打印的剎車(chē)卡鉗，通過(guò)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)將重量減少30%，同時(shí)保持抗拉強(qiáng)度達(dá)330MPa。這類(lèi)部件內(nèi)部可集成仿生蜂窩結(jié)構(gòu)，提升散熱效率20%以上。然而，汽車(chē)量產(chǎn)對(duì)打印速度提出更高要求，傳統(tǒng)SLM技術(shù)每小時(shí)能打印10-20cm3材料，難以滿(mǎn)足需求。為此，惠普開(kāi)發(fā)的多射流熔融（MJF）技術(shù)將打印速度提升至傳統(tǒng)SLM的10倍，但其金屬粉末需包裹尼龍粘接劑，后續(xù)脫脂燒結(jié)工藝復(fù)雜。未來(lái)，結(jié)合AI的實(shí)時(shí)熔池監(jiān)控系統(tǒng)有望進(jìn)一步優(yōu)化參數(shù)，將金屬打印成本降至$50/kg以下，加速其在新能源汽車(chē)電池支架、電機(jī)殼體等領(lǐng)域的普及。中國(guó)澳門(mén)金屬粉末鈦合金粉末咨詢(xún)