通过双送粉系统或层间材料切换，3D打印可实现多金属复合结构。例如，铜-不锈钢梯度材料用于火箭发动机燃烧室内壁，铜的高导热性可快速散热，不锈钢则提供高温强度。NASA开发的GRCop-42（铜铬铌合金）与Inconel 718的混合打印部件，成功通过超高温点火测试。挑战在于界面结合强度控制：不同金属的热膨胀系数差异可能导致分层，需通过过渡层设计（如添加钒或铌作为中间层）优化冶金结合。未来，AI驱动的材料组合预测将加速FGM的工程化应用。冷喷涂增材制造技术通过高速粒子沉积，避免金属材料经历高温相变过程。吉林粉末

纳米级金属粉末（粒径＜100nm）可实现超高分辨率打印（层厚＜5μm），用于微机电系统（MEMS）和医疗微型传感器。例如，纳米银粉打印的柔性电路导电性接近块体银，但成本是传统蚀刻工艺的3倍。主要瓶颈是纳米粉的高活性：比表面积大导致易氧化（如铝粉自燃），需通过表面包覆（如二氧化硅涂层）或惰性气体封装储存。此外，纳米颗粒吸入危害大，需配备N99级防护的封闭式打印系统。日本JFE钢铁已开发纳米铁粉的稳定制备工艺，未来或推动微型轴承和精密模具制造。

金属粉末回收是3D打印降低成本的关键。磁选法可分离铁基合金粉末中的杂质，回收率达90%以上；气流分级技术则通过离心场实现粒径精细分离，将粉末D50控制在±2μm以内。例如，某企业通过氢化脱氢工艺回收钛合金粉末，将氧含量从0.03%降至0.015%，性能接近原生粉末，回收成本降低60%。在模具制造领域，某企业采用“新粉+回收粉”混合策略（新粉占比70%），在保证打印质量的前提下，材料成本降低40%。但回收粉末的流动性可能下降，需通过粒径级配优化铺粉均匀性。

AI算法通过生成对抗网络（GAN）优化支撑结构设计，使支撑体积减少70%。德国通快（TRUMPF）的AI工艺链系统，输入材料属性和零件用途后，自动生成激光功率（误差±2%）、扫描策略和后处理方案。案例：某航空钛合金支架的AI优化参数使抗拉强度从1100MPa提升至1250MPa。此外，数字孪生技术可预测打印变形，提前补偿模型：长1米的铝合金框架经仿真预变形修正后，尺寸偏差从2mm降至0.1mm。但AI模型依赖海量数据，中小企业数据壁垒仍是主要障碍。电子束熔化（EBM）技术在高真空环境中运行，特别适用于打印耐高温的镍基超合金。

3D打印金属粉末的制备是技术链的关键环节，主要依赖雾化法。气雾化（GA）和水雾化（WA）是主流技术：气雾化通过高压惰性气体（如氩气）将熔融金属液流破碎成微小液滴，快速冷却后形成高球形度粉末，氧含量低，适用于钛合金、镍基高温合金等高活性材料；水雾化则成本更低，但粉末形状不规则，需后续处理。近年等离子旋转电极雾化（PREP）技术兴起，通过离心力甩出液滴，粉末纯净度更高，但产能受限。粉末粒径通常控制在15-53μm，需通过筛分和气流分级确保均匀性，以满足不同打印设备（如SLM、EBM）的铺粉要求。新型高熵合金粉末的开发为极端环境下的金属3D打印提供了材料解决方案。四川高温合金粉末合作

马氏体时效钢（18Ni300）粉末通过定向能量沉积（DED）技术，可制造兼具高韧性和超高的强度的模具镶件。吉林粉末

通过原位合金化技术，3D打印可制造组分连续变化的梯度材料。例如，NASA的GRX-810合金在打印过程中梯度掺入0.5%-2%氧化钇颗粒，使高温抗氧化性提升100倍，用于超音速燃烧室衬套。另一案例是铜-钼梯度热沉：铜端热导率380W/mK，钼端熔点2620℃，界面通过过渡层（添加0.1%钒）实现无缺陷结合。挑战在于元素扩散控制：需在单道熔池内实现成分精确混合，激光扫描策略采用螺旋渐变路径，能量密度从200J/mm3逐步调整至500J/mm3。德国Fraunhofer研究所已成功打印出热膨胀系数梯度变化的卫星支架，温差适应范围扩展至-180℃~300℃。吉林粉末