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%。

金屬3D打印正用于文物精細復原。大英博物館采用CT掃描與AI算法重建青銅器缺失部位，以錫青銅粉末（Cu-10Sn）通過SLM打印補全，再經人工做舊處理實現視覺一致。關鍵技術包括：① 多光譜分析確定原始合金成分（精度±0.3%）；② 微米級表面氧化層打印（模擬千年銹蝕）；③ 可控孔隙率（3-5%）匹配文物力學性能。2023年完成的漢代銅鼎修復項目中，打印部件與原物的維氏硬度偏差<5HV，熱膨脹系數差異<2%。但文物倫理爭議仍存，需在打印件中嵌入隱形標記以區分原作。

鈦合金（尤其是Ti-6Al-4V）因其生物相容性、高比強度及耐腐蝕性，成為骨科植入體和牙科修復體的理想材料。3D打印技術可通過精確控制孔隙結構（如梯度孔隙率設計），模擬人體骨骼的力學性能，促進骨細胞生長。例如，德國EOS公司開發的Ti64 ELI（低間隙元素）粉末，氧含量低于0.13%，打印的髖關節假體孔隙率可達70%，患者術后恢復周期縮短40%。然而，鈦合金粉末的高活性導致打印過程需全程在氬氣保護下進行，且殘余應力管理難度大。近年來，研究人員通過引入熱等靜壓（HIP）后處理技術，可將疲勞壽命提升3倍以上，同時降低表面粗糙度至Ra<5μm，滿足醫療植入體的嚴苛標準。

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。金屬粉末的球形度提升技術是當前材料研發的重點。

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1200m2/g，催化效率較傳統材質提高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%，超越多數固態儲氫材料。挑戰在于MOF的熱分解溫度（通常<400℃）與金屬打印高溫環境不兼容，需采用冷噴涂技術后沉積MOF層，界面結合強度需≥50MPa以實現工業應用。人工智能技術被用于優化金屬3D打印的工藝參數。上海鈦合金鈦合金粉末咨詢

金屬粉末的松裝密度影響打印層的均勻性和致密度。新疆3D打印金屬鈦合金粉末合作

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。新疆3D打印金屬鈦合金粉末合作