4D打印通過材料自變形能力實現結構隨時間或環境變化的功能。鎳鈦諾（Nitinol）形狀記憶合金粉末的SLM打印技術，可制造體溫“激”活的血管支架——在37℃時直徑擴張20%，恢復預設形態。德國馬普研究所開發的梯度NiTi合金，通過調控鉬（Mo）摻雜量（0-5%），使相變溫度在-50℃至100℃間精確可調，適用于極地裝備的自適應密封環。技術難點在于打印過程的熱循環會改變奧氏體-馬氏體轉變點，需通過800℃×2h的固溶處理恢復記憶效應。4D打印的航天天線支架已通過ESA測試，在太空溫差（-170℃至120℃）下自主展開，展開誤差<0.1°，較傳統機構減重80%。

提升打印速度是行業共性挑戰。美國Seurat Technologies的“區域打印”技術，通過100萬個微激光點并行工作，將不銹鋼打印速度提升至1000cm3/h（傳統SLM的20倍），成本降至$1.5/cm3。中國鉑力特開發的多激光協同掃描（8激光器+AI路徑規劃），使鈦合金大型結構件（如火箭燃料箱）的打印效率提高6倍，但熱應力累積導致變形量需控制在0.1mm/m。歐洲BEAMIT集團則聚焦超高速WAAM，電弧沉積速率達15kg/h，用于船舶推進器制造，但表面粗糙度Ra>100μm，需集成CNC銑削單元。陜西3D打印材料鈦合金粉末合作多材料金屬3D打印可實現梯度功能結構的定制化生產。

模仿自然界生物結構的金屬打印設計正突破材料極限。哈佛大學受海螺殼啟發，打印出鈦合金多級螺旋結構，裂紋擴展阻力比均質材料高50倍，用于抗沖擊無人機起落架。另一案例是蜂窩-泡沫復合結構——空客A320的3D打印艙門鉸鏈，通過仿生蜂窩設計實現比強度180MPa·cm3/g，較傳統鍛件減重35%。此類結構依賴超細粉末（粒徑10-25μm）和高精度激光聚焦（光斑直徑<30μm），目前能實現厘米級零件打印。英國Renishaw公司開發的五激光同步掃描系統，將大型仿生結構（如風力渦輪機主軸承）的打印速度提升4倍，成本降低至$220/kg。

可拉伸金屬電路需結合剛柔特性，銀-彈性體復合粉末成為研究熱點。新加坡南洋理工大學開發的Ag-PDMS（聚二甲基硅氧烷）核殼粉末（粒徑10-20μm），通過SLS選擇性激光燒結打印的導線拉伸率可達300%，電阻變化<5%。應用案例包括：① 智能手套的3D打印觸覺傳感器，響應時間<10ms；② 可穿戴心電監測電極，皮膚貼合阻抗低至10Ω·cm2。挑戰在于彈性體組分（PDMS）的耐溫性——激光能量需精確控制在燒結銀顆粒（熔點961℃）而不碳化彈性體（分解溫度350℃），目前通過脈沖激光（脈寬10ns）將局部溫度梯度維持在10^6 K/m。回收金屬粉末的重復使用需經過篩分和性能測試。

全固態電池的3D打印鋰金屬負極可突破傳統箔材局限。美國Sakuu公司采用納米鋰粉（粒徑<5μm）與固態電解質復合粉末，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·cm2，電池能量密度達450Wh/kg。挑戰在于：① 鋰粉的惰性氣氛控制（氧含量<1ppm）；② 層間固態電解質薄膜打印（厚度<5μm）；③ 高溫燒結（200℃）下的尺寸穩定性。2025年目標實現10Ah級打印電池量產。

鈦-鋁復合材料粉末可優化打印件的強度與耐蝕性。安徽金屬材料鈦合金粉末價格

傳統氣霧化制粉依賴天然氣燃燒，每千克鈦粉產生8kg CO?排放。德國林德集團開發的綠氫等離子霧化（H2-PA）技術，利用可再生能源制氫作為霧化氣體與熱源，使316L不銹鋼粉末的碳足跡降至0.5kg CO?/kg。氫的還原性還可將氧含量從0.08%降至0.03%，提升打印件延展性15%。挪威Hydro公司計劃2025年建成全綠氫鈦粉生產線，目標年產500噸，成本控制在$80/kg。但氫氣的儲存與安全傳輸仍是難點，需采用鈀銀合金膜實現99.999%純度氫循環，并開發爆燃壓力實時監控系統。