全固態(tài)電池的3D打印鋰金屬負極可突破傳統(tǒng)箔材局限。美國Sakuu公司采用納米鋰粉（粒徑<5μm）與固態(tài)電解質復合粉末，通過多噴頭打印形成3D多孔結構，比容量提升至3860mAh/g（理論值90%），且枝晶抑制效果明顯。正極方面，NCM811粉末與碳納米管（CNT）的梯度打印使界面阻抗降低至3Ω·cm，電池能量密度達450Wh/kg。挑戰(zhàn)在于：① 鋰粉的惰性氣氛控制（氧含量<1ppm）；② 層間固態(tài)電解質薄膜打�。ê穸�<5μm）；③ 高溫燒結（200℃）下的尺寸穩(wěn)定性。2025年目標實現10Ah級打印電池量產。
超導量子比特需要極端精密的金屬結構。IBM采用電子束光刻（EBL）與電鍍工藝結合，3D打印的鈮（Nb）諧振腔品質因數（Q值）達10^6，用于量子芯片的微波傳輸。關鍵技術包括：① 超導鈮粉（純度99.999%）的低溫（-196℃）打印，抑制氧化；② 表面化學拋光（粗糙度Ra<0.1μm）減少微波損耗；③ 氦氣冷凍環(huán)境（4K）下的形變補償算法。在新進展中，谷歌量子團隊打印的3D Transmon量子比特，相干時間延長至200μs，但產量仍限于每周10個，需突破超導粉末的大規(guī)模制備技術。
將MOF材料（如ZIF-8）與金屬粉末復合，可賦予3D打印件多功能特性。美國西北大學團隊在316L不銹鋼粉末表面生長2μm厚MOF層，打印的化學反應器內壁比表面積提升至1200m/g，催化效率較傳統(tǒng)材質提高4倍。在儲氫領域，鈦合金-MOF復合結構通過SLM打印形成微米級孔道（孔徑0.5-2μm），在30bar壓力下儲氫密度達4.5wt%，超越多數固態(tài)儲氫材料。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，需采用冷噴涂技術后沉積MOF層，界面結合強度需≥50MPa以實現工業(yè)應用。
鎂合金（如WE43）和鐵基合金的3D打印植入體，可在人體內逐步降解，避免二次手術取出。韓國浦項工科大學打印的Mg-Zn-Ca多孔骨釘，通過調控孔徑（300-500μm）和磷酸鈣涂層厚度，將降解速率從每月1.2mm降至0.3mm，與骨愈合速度匹配。但鎂的劇烈放氫反應易引發(fā)組織炎癥，需在粉末中添加1-2%的稀土元素（如釹）抑制腐蝕。另一突破是鐵基支架的磁性引導降解一一復旦大學團隊在Fe-Mn合金中嵌入四氧化三鐵納米顆粒，通過外部磁場加速局部離子釋放，實現降解周期從24個月縮短至6-12個月的可編程控制。此類材料已進入動物實驗階段，但長期生物安全性仍需驗證。高溫合金的3D打印技術正在推動渦輪葉片性能的突破。
定制化運動裝備正成為金屬3D打印的消費級市場。意大利Campagnolo公司推出鈦合金打印自行車曲柄，根據騎手功率輸出與踏頻數據優(yōu)化晶格結構，重量減輕35%（280g），剛度提升20%。高爾夫領域，Callaway的3D打印鈦桿頭（6Al-4V ELI）通過內部空腔與配重塊拓撲優(yōu)化，將甜蜜點面積擴大30%，職業(yè)選手擊球距離平均增加12碼。但個性化定制導致單件成本超2000，需采用AI生成設計（耗時從8小時壓縮至20分鐘）與分布式打印網絡降低成本，目標2025年實現2000，需采用AI生成設計（耗時從8小時壓縮至20分鐘）與分布式打印網絡降低成本，目標2025年實現500以下的消費級產品。通過激光粉末床熔融（LPBF）技術，鈦合金可實現復雜內部流道結構的一體化打印，用于高效散熱器件制造。金屬材料鈦合金粉末咨詢
金屬粉末的球形度提升技術是當前材料研發(fā)的重點。金屬材料鈦合金粉末咨詢
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/m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技術實現，熱疲勞壽命達5000次循環(huán)（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(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%）仍是量產瓶頸，需開發(fā)粉末等離子球化再生技術。
