3D打印铌钛（Nb-Ti）超导线圈通过拓扑优化设计，临界电流密度（Jc）达5×10? A/cm2（4.2K），较传统绕制工艺提升40%。美国MIT团队采用SLM技术打印的ITER聚变堆超导磁体骨架，内部集成多级冷却流道（小直径0.2mm），使磁场均匀性误差＜0.01%。挑战在于超导粉末的低温脆性：打印过程中需将基板冷却至-196℃（液氮温区），并采用脉冲激光（脉宽10ns）降低热应力。日本住友电工开发的Bi-2212高温超导粉末，通过EBM打印成电缆芯材，77K下传输电流超10kA，但生产成本是传统法的5倍。梯度金属材料的3D打印实现了单一构件不同区域力学性能的定制化分布。台州铝合金粉末

超高速激光熔覆（EHLA）以10-50m/min的扫描速度在基体表面熔覆金属粉末，热输入降低至常规熔覆的10%，实现纳米晶涂层（晶粒尺寸＜100nm）。德国亚琛大学采用EHLA在柴油发动机活塞环表面熔覆WC-12Co粉末，硬度达HRC 65，耐磨性提升8倍，使用寿命延长至50万公里。关键技术包括：① 同轴送粉精度±0.1mm；② 激光-粉末流耦合控制（能量密度300J/mm2）；③ 闭环温控系统（波动±5℃）。中国徐工集团应用EHLA修复矿山机械轧辊，单件修复成本降低70%，但涂层结合强度（＞450MPa）需通过HIP后处理保障，工艺链复杂度增加。台州铝合金粉末钴铬合金粉末在齿科3D打印中广泛应用，其耐腐蚀性优于传统铸造工艺。

模仿蜘蛛网的梯度晶格结构，3D打印钛合金承力件的抗冲击性能提升80%。空客A350的机翼接头采用仿生分形设计，减重高达30%且载荷能力达15吨。德国KIT研究所通过拓扑优化生成的髋关节植入体，弹性模量匹配人骨（3-30GPa），术后骨整合速度提升40%。但仿生结构支撑去除困难：需开发水溶性支撑材料（如硫酸钙基材料），溶解速率控制在0.1mm/h，避免损伤主体结构。美国3D Systems的“仿生套件”软件可自动生成轻量化结构，设计效率提升10倍。

多激光金属3D打印系统通过4-8组激光束分区扫描，将大型零件（如飞机翼梁）的打印速度提升至1000cm3/h。德国EOS的M 300-4系统采用4×400W激光，通过智能路径规划避免热干扰，将3米长的钛合金航天支架制造周期从3个月缩至2周。关键技术在于实时热场监控：红外传感器以1000Hz频率捕捉温度场，动态调整激光功率（±10%），使残余应力降低40%。空客A380的机翼铰链部件采用该技术制造，减重35%并通过了20万次疲劳测试。但多激光系统的校准精度需控制在5μm以内，维护成本占设备总成本的30%。纳米级金属粉末的制备技术突破推动了微尺度金属3D打印设备的发展。

冷喷涂技术以超音速（Mach 3）喷射金属颗粒，通过塑性变形固态沉积成型，适用于热敏感材料。美国VRC Metal Systems采用冷喷涂修复直升机变速箱齿轮，结合强度300MPa，成本较激光熔覆降低60%。NASA将冷喷涂铝用于国际空间站外壳修补，抗微陨石撞击性能提升3倍。挑战包括：① 粉末需高塑性（如纯铜、铝）；② 基体表面需喷砂处理（粗糙度Ra 5μm）；③ 沉积效率50-70%。较新进展中，澳大利亚Titomic公司开发动力学冷喷涂（Kinetic Spray），沉积速率达45kg/h，可制造9米长船用螺旋桨。高温合金粉末在航空发动机涡轮叶片3D打印中展现出优异的耐高温蠕变性能。湖北因瓦合金粉末合作

粉末冶金铁基材料通过渗铜处理，可同时提升材料的强度与耐磨性能。台州铝合金粉末

镍基合金粉末在燃气轮机叶片制造中具有不可替代性。其3D打印需克服高残余应力（>800MPa）和开裂倾向，目前采用预热基板（400-600℃）和层间缓冷技术可有效控制缺陷。粉末化学需严格匹配ASTM F3056标准，其中Nb含量（5.0%-5.5%）直接影响γ"强化相析出。德国某研究所通过双峰粒径分布（10-30μm与50-80μm混合）提升堆积密度至65%，使零件在1000℃下的蠕变寿命延长3倍。该材料单公斤成本超过$500，主要受制于真空感应熔炼气雾化（VIGA）的高能耗工艺。