微型无人机（<250g）需要极大轻量化与结构功能一体化。美国AeroVironment公司采用铝钪合金（Al-Mg-Sc）粉末打印的机翼骨架，壁厚0.2mm，内部集成气动传感器通道与射频天线，整体减重60%。动力系统方面，3D打印的钛合金无刷电机壳体（含散热鳍片）使功率密度达5kW/kg，配合空心转子轴设计（壁厚0.5mm），续航时间延长至120分钟。但微型化带来粉末清理难题——以色列Nano Dimension开发真空振动筛分系统，可消除99.99%的未熔颗粒（粒径>5μm），确保电机轴承无卡滞风险。

钛合金（如Ti-6Al-4V ELI）因其在高压、高盐环境下的优越耐腐蚀性，成为深海探测设备与潜艇部件的优先材料。通过3D打印可一体化制造传统焊接难以实现的复杂耐压舱结构，例如美国海军研究局（ONR）开发的钛合金水声传感器支架，抗压强度达1200MPa，且全生命周期无需防腐涂层。然而，深海装备对材料疲劳性能要求极高，需通过热等静压（HIP）后处理消除内部孔隙，并将疲劳寿命提升至10^7次循环以上。此外，钛合金粉末的回收再利用技术成为研究重点：采用等离子旋转电极（PREP）工艺生产的粉末，经3次循环使用后仍可保持氧含量<0.15%，成本降低40%。 上海3D打印金属钛合金粉末咨询多材料金属3D打印可实现梯度功能结构的定制化生产。

镍基高温合金（如Inconel 718、Hastelloy X）是航空发动机涡轮叶片的主要材料。3D打印可制造内部冷却流道等传统工艺无法实现的复杂结构，使叶片耐温能力突破1000℃。然而，高温合金粉末的打印面临两大难题：一是打印过程中易产生元素偏析（如Al、Ti的蒸发），需通过调整激光功率和扫描速度优化熔池稳定性；二是后处理需结合固溶强化和时效处理，以恢复γ'强化相分布。美国NASA通过EBM（电子束熔化）技术打印的Inconel 718涡轮盘，抗蠕变性能提升15%，但粉末成本高达$300-500/kg。未来，低成本回收粉末的再利用技术或成行业突破口。

南极科考站亟需现场打印耐寒金属部件的能力。英国南极调查局（BAS）开发的移动式3D打印舱，采用预热至-50℃的铝硅合金（AlSi12）粉末，在-70℃环境中通过电阻加热基板（维持200℃）成功打印齿轮部件，抗拉强度保持210MPa（较常温下降8%）。关键技术包括：① 粉末输送管道电伴热系统（防止冷凝）；② 低湿度惰性气体循环（“露”点<-60℃）；③ 快速凝固工艺（层间冷却时间<3秒）。2023年实测中，该设备在暴风雪条件下打印的风力发电机轴承支架，零故障运行超1000小时，但能耗高达常规打印的3倍，未来需集成风光互补供能系统。金属粉末的循环利用技术可降低3D打印成本30%以上。

传统气雾化制粉依赖天然气燃烧，每千克钛粉产生8kg CO?排放。德国林德集团开发的绿氢等离子雾化（H2-PA）技术，利用可再生能源制氢作为雾化气体与热源，使316L不锈钢粉末的碳足迹降至0.5kg CO?/kg。氢的还原性还可将氧含量从0.08%降至0.03%，提升打印件延展性15%。挪威Hydro公司计划2025年建成全绿氢钛粉生产线，目标年产500吨，成本控制在$80/kg。但氢气的储存与安全传输仍是难点，需采用钯银合金膜实现99.999%纯度氢循环，并开发爆燃压力实时监控系统。

钛合金的蜂窝结构打印可大幅减轻部件重量。中国台湾冶金钛合金粉末合作

太空探索中，3D打印技术正从“地球制造”转向“地外资源利用”。NASA的“月球熔炉”计划提出利用月壤中的钛铁矿（FeTiO?）与氢还原技术，原位提取钛、铁等金属元素，并通过激光烧结制成结构件。实验表明，月壤模拟物经1600℃熔融后可打印出抗压强度超20MPa的墙体模块，密度为地球铝合金的60%。欧洲航天局（ESA）则开发了太阳能聚焦系统，直接在月球表面熔化月壤粉末，逐层建造辐射屏蔽层，减少宇航员暴露于宇宙射线的风险。但挑战在于月壤的高硅含量（约45%）导致打印件脆性明显，需添加2-3%的粘结剂（如聚乙烯醇）提升韧性。未来，结合机器人自主采矿与打印的闭环系统，或使月球基地建设成本降低70%。