金屬-陶瓷或金屬-聚合物多材料3D打印正拓展功能器件邊界。例如，NASA采用梯度材料打印的火箭噴嘴，內(nèi)層使用耐高溫鎳基合金（Inconel 625），外層結(jié)合銅合金（GRCop-42）提升導(dǎo)熱性，界面結(jié)合強度達200MPa。該技術(shù)需精確控制不同材料的熔融溫度差（如銅1083℃ vs 鎳1453℃），通過雙激光系統(tǒng)分區(qū)熔化。此外，德國Fraunhofer研究所開發(fā)的冷噴涂復(fù)合打印技術(shù)，可在鈦合金基體上沉積碳化鎢涂層，硬度提升至1500HV，用于鉆探工具耐磨部件。但多材料打印的殘余應(yīng)力管理仍是難點，需通過有限元模擬優(yōu)化層間熱分布激光選區(qū)熔化（SLM）是當(dāng)前主流的金屬3D打印技術(shù)之一。上海鈦合金工藝品鈦合金粉末合作

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%，需補充30%新粉。歐盟“AMPLIFII”項目驗證，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)實現(xiàn)惰性氣體回收。廣西鈦合金模具鈦合金粉末咨詢回收鈦合金粉末的再處理技術(shù)取得突破，通過氫化脫氫工藝恢復(fù)粉末流動性，降低原料成本30%以上。

3D打印鉑銥合金（Pt-Ir 90/10）電極陣列正推動腦機接口（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，并在獼猴實驗中實現(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。

金屬粉末是3D打印的“墨水”，其質(zhì)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(zhuǎn)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(fā)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(biāo)，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(yán)格匹配打印設(shè)備的鋪粉參數(shù)。近年來，納米級金屬粉末的研發(fā)成為熱點，其高比表面積可加速燒結(jié)過程，但需解決易團聚和存儲安全性問題。醫(yī)療領(lǐng)域利用3D打印金屬材料制造個性化骨科植入物。

盡管3D打印減少材料浪費（利用率可達95% vs 傳統(tǒng)加工的40%），但其能耗與粉末制備的環(huán)保問題引發(fā)關(guān)注。一項生命周期分析（LCA）表明，打印1kg鈦合金零件的碳排放為12-15kg CO?，其中60%來自霧化制粉過程。瑞典Sandvik公司開發(fā)的氫化脫氫（HDH）鈦粉工藝，能耗比傳統(tǒng)氣霧化降低35%，但粉末球形度70-80%。此外，金屬粉末的回收率不足50%，廢棄粉末需通過酸洗或電解再生，可能產(chǎn)生重金屬污染。未來，綠氫能源驅(qū)動的霧化設(shè)備與閉環(huán)粉末回收系統(tǒng)或成行業(yè)減碳關(guān)鍵路徑。

金屬粉末的循環(huán)利用技術(shù)可降低3D打印成本30%以上。上海鈦合金工藝品鈦合金粉末合作

金屬3D打印技術(shù)正推動汽車行業(yè)向輕量化與高性能轉(zhuǎn)型。例如，寶馬集團采用鋁合金粉末（如AlSi10Mg）打印的剎車卡鉗，通過拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計將重量減少30%，同時保持抗拉強度達330MPa。這類部件內(nèi)部可集成仿生蜂窩結(jié)構(gòu)，提升散熱效率20%以上。然而，汽車量產(chǎn)對打印速度提出更高要求，傳統(tǒng)SLM技術(shù)每小時能打印10-20cm3材料，難以滿足需求。為此，惠普開發(fā)的多射流熔融（MJF）技術(shù)將打印速度提升至傳統(tǒng)SLM的10倍，但其金屬粉末需包裹尼龍粘接劑，后續(xù)脫脂燒結(jié)工藝復(fù)雜。未來，結(jié)合AI的實時熔池監(jiān)控系統(tǒng)有望進一步優(yōu)化參數(shù)，將金屬打印成本降至$50/kg以下，加速其在新能源汽車電池支架、電機殼體等領(lǐng)域的普及。上海鈦合金工藝品鈦合金粉末合作