國際熱核聚變實驗堆（ITER）的鎢質第“一”壁需承受14MeV中子輻照與10MW/m2熱流。傳統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技術實現，熱疲勞壽命達5000次循環（較均質鎢提升5倍）。關鍵技術包括：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%）仍是量產瓶頸，需開發粉末等離子球化再生技術。

微型無人機（<250g）需要極大輕量化與結構功能一體化。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，內部集成氣動傳感器通道與射頻天線，整體減重60%。動力系統方面，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，配合空心轉子軸設計（壁厚0.5mm），續航時間延長至120分鐘。但微型化帶來粉末清理難題——以色列Nano Dimension開發真空振動篩分系統，可消除99.99%的未熔顆粒（粒徑>5μm），確保電機軸承無卡滯風險。

數字孿生技術正貫穿金屬打印全鏈條。達索系統的3DEXPERIENCE平臺構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）優化鋪粉均勻性（誤差<5%）；② 熔池流體動力學（CFD）預測氣孔率（精度±0.1%）；③ 微觀組織相場模擬指導熱處理工藝。空客通過該平臺將A350支架的試錯次數從50次降至3次，開發周期縮短70%。未來，結合量子計算可將多物理場仿真速度提升1000倍，實時指導打印參數調整，實現“首先即正確”的零缺陷制造。

金屬粉末是3D打印的“墨水”，其質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，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）和松裝密度也需嚴格匹配打印設備的鋪粉參數。近年來，納米級金屬粉末的研發成為熱點，其高比表面積可加速燒結過程，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瓶頸。

鈦合金（如Ti-6Al-4V ELI）因其在高壓、高鹽環境下的優越耐腐蝕性，成為深海探測設備與潛艇部件的優先材料。通過3D打印可一體化制造傳統焊接難以實現的復雜耐壓艙結構，例如美國海軍研究局（ONR）開發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）后處理消除內部孔隙，并將疲勞壽命提升至10^7次循環以上。此外，鈦合金粉末的回收再利用技術成為研究重點：采用等離子旋轉電極（PREP）工藝生產的粉末，經3次循環使用后仍可保持氧含量<0.15%，成本降低40%。 氣霧化法是生產高球形度金屬粉末的主流工藝。西藏冶金鈦合金粉末廠家

鈦合金的蜂窩結構打印可大幅減輕部件重量。河南金屬材料鈦合金粉末廠家

核電站反應堆內構件的現場修復依賴金屬3D打印的精細堆覆能力。法國EDF集團采用激光熔覆技術（LMD），以Inconel 625粉末修復蒸汽發生器管板裂紋，修復層硬度達250HV，且無二次熱影響區。該技術通過6軸機器人實現曲面定向沉積，單層厚度控制在0.1-0.3mm，精度±0.05mm。挑戰在于輻射環境下的遠程操作——日本三菱重工開發的抗輻射打印艙，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