3D打印金屬材料（又稱金屬增材制造材料）是高級制造業(yè)的主要突破方向之一。其技術(shù)原理基于逐層堆積成型，通過高能激光或電子束選擇性熔化金屬粉末，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的直接制造。與傳統(tǒng)鑄造或鍛造工藝相比，3D打印無需模具，可大幅縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，尤其適用于航空航天領(lǐng)域的小批量定制化部件。例如，GE航空采用鈦合金3D打印技術(shù)制造的燃油噴嘴，將20個傳統(tǒng)零件整合為單一結(jié)構(gòu)，重量減輕25%，耐用性明顯提升。然而，該技術(shù)對粉末材料要求極高，需滿足低氧含量、高球形度及粒徑均一性，制備成本約占整體成本的30%-50%。未來，隨著等離子霧化、氣霧化技術(shù)的優(yōu)化，金屬粉末的工業(yè)化生產(chǎn)效率有望進(jìn)一步提升。3D打印金屬材料通過逐層堆積技術(shù)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的直接制造。重慶鈦合金物品鈦合金粉末合作

3D打印鉑銥合金（Pt-Ir 90/10）電極陣列正推動腦機(jī)接口（BCI）向微創(chuàng)化發(fā)展。瑞士NeuroX公司采用雙光子聚合（TPP）技術(shù)打印的64通道電極，前列直徑3μm，阻抗<100kΩ（@1kHz），可精細(xì)捕獲單個神經(jīng)元信號。電極表面經(jīng)納米多孔化處理（孔徑50-100nm），有效接觸面積增加20倍，信噪比提升至30dB。材料生物相容性通過ISO 10993認(rèn)證，并在獼猴實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)連續(xù)12個月無膠質(zhì)瘢痕記錄。但微型金屬電極的打印效率極低（每小時0.1mm3），需開發(fā)并行打印陣列技術(shù)，目標(biāo)將64通道電極制造時間從48小時縮短至4小時。江西鈦合金物品鈦合金粉末合作金屬3D打印技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化體系仍在逐步完善中。

金屬粉末的循環(huán)利用是降低3D打印成本的關(guān)鍵。西門子能源開發(fā)的粉末回收站，通過篩分（振動篩目數(shù)200-400目）、等離子球化（修復(fù)衛(wèi)星球）與脫氧處理（氫還原），使316L不銹鋼粉末復(fù)用率達(dá)80%，成本節(jié)約35%。但多次回收會導(dǎo)致粒徑分布偏移——例如，Ti-6Al-4V粉末經(jīng)5次循環(huán)后，15-53μm比例從85%降至70%，需補(bǔ)充30%新粉。歐盟“AMPLIFII”項(xiàng)目驗(yàn)證，閉環(huán)系統(tǒng)可減少40%的粉末廢棄，但氬氣消耗量增加20%，需結(jié)合膜分離技術(shù)實(shí)現(xiàn)惰性氣體回收。

基于患者CT數(shù)據(jù)的拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)，使3D打印鈦合金植入體實(shí)現(xiàn)力學(xué)適配與骨整合雙重目標(biāo)。瑞士Medacta公司開發(fā)的膝關(guān)節(jié)假體，通過生成式設(shè)計(jì)將彈性模量從110GPa降至3GPa，匹配人體骨骼，同時孔隙率梯度從內(nèi)部30%過渡至表面80%，促進(jìn)細(xì)胞長入。此類結(jié)構(gòu)需使用粒徑20-45μm的Ti-6Al-4V ELI粉末，通過SLM技術(shù)以70μm層厚打印，表面經(jīng)噴砂與酸蝕處理后粗糙度達(dá)Ra=20-50μm。臨床數(shù)據(jù)顯示，優(yōu)化設(shè)計(jì)的植入體術(shù)后發(fā)病率降低60%，但個性化定制導(dǎo)致單件成本超$5000，醫(yī)保覆蓋仍是推廣瓶頸。人工智能技術(shù)被用于優(yōu)化金屬3D打印的工藝參數(shù)。

全固態(tài)電池的3D打印鋰金屬負(fù)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(zhì)復(fù)合粉末，通過多噴頭打印形成3D多孔結(jié)構(gòu)，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·cm2，電池能量密度達(dá)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(zhì)薄膜打印（厚度<5μm）；③ 高溫?zé)Y(jié)（200℃）下的尺寸穩(wěn)定性。2025年目標(biāo)實(shí)現(xiàn)10Ah級打印電池量產(chǎn)。

激光選區(qū)熔化（SLM）是當(dāng)前主流的金屬3D打印技術(shù)之一。重慶鈦合金物品鈦合金粉末合作

超導(dǎo)量子比特需要極端精密的金屬結(jié)構(gòu)。IBM采用電子束光刻（EBL）與電鍍工藝結(jié)合，3D打印的鈮（Nb）諧振腔品質(zhì)因數(shù)（Q值）達(dá)10^6，用于量子芯片的微波傳輸。關(guān)鍵技術(shù)包括：① 超導(dǎo)鈮粉（純度99.999%）的低溫（-196℃）打印，抑制氧化；② 表面化學(xué)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(bǔ)償算法。在新進(jìn)展中，谷歌量子團(tuán)隊(duì)打印的3D Transmon量子比特，相干時間延長至200μs，但產(chǎn)量仍限于每周10個，需突破超導(dǎo)粉末的大規(guī)模制備技術(shù)。