纳米金属粉末（粒径<100nm）因其量子尺寸效应和表面效应，在催化、微电子及储能领域展现独特优势。例如，铂纳米粉（粒径20nm）用于燃料电池催化剂，比表面积达80m2/g，催化效率提升50%。3D打印结合纳米粉末可实现亚微米级结构，如美国劳伦斯利弗莫尔实验室打印的纳米银网格电极，导电率较传统工艺提高30%。制备技术包括化学还原法及等离子体蒸发冷凝法，但纳米粉末易团聚，需通过表面改性（如PVP包覆）保持分散性。2023年全球纳米金属粉末市场达12亿美元，预计2030年增长至28亿美元，年复合增长率15%，主要应用于新能源与半导体行业。

镁合金（如WE43、AZ91）因其生物可降解性和骨诱导特性，成为骨科临时植入物的理想材料。3D打印多孔镁支架可在体内逐步降解（速率0.2-0.5mm/年），避免二次手术取出。德国夫琅禾费研究所开发的Mg-Zn-Ca合金支架，通过调节孔隙率（60-80%）实现降解与骨再生同步，临床试验显示骨折愈合时间缩短30%。挑战在于镁的高活性导致打印时易氧化，需在氦气环境下操作并将氧含量控制在10ppm以下。2023年全球可降解金属植入物市场达4.3亿美元，镁合金占比超50%，预计2030年复合增长率达22%。

医疗与工业外骨骼的轻量化与“高”强度需求，推动钛合金与镁合金的3D打印应用。美国Ekso Bionics的医疗外骨骼采用Ti-6Al-4V定制关节，重量为1.2kg，承重达90kg，患者使用能耗降低40%。工业领域，德国German Bionic的镁合金（WE43）腰部支撑外骨骼，通过晶格结构减重30%，抗疲劳性提升50%。技术主要在于仿生铰链设计（活动角度±70°）与传感器嵌入（应变精度0.1%）。2023年全球外骨骼金属3D打印市场达3.4亿美元，预计2030年增至14亿美元，但需通过ISO 13485医疗认证与UL认证（工业安全），并降低单件成本至5000美元以下。

模仿生物结构（如蜂窝、骨小梁）的轻量化设计正通过金属3D打印实现工程化应用。瑞士医疗公司Medacta利用钛合金打印仿生多孔髋臼杯，孔隙率70%，弹性模量接近人体骨骼，减少应力遮挡效应50%。在航空领域，空客A320的仿生舱门支架采用铝合金晶格结构，通过有限元拓扑优化实现载荷自适应分布，疲劳寿命延长3倍。挑战在于复杂结构的支撑去除与表面光洁度控制，需结合激光抛光与流体动力学后处理。未来，AI驱动的生成式设计软件将进一步加速仿生结构创新。

欧盟《REACH法规》与美国《有毒物质控制法》（TSCA）严格限制金属粉末中镍、钴等有害物质的释放量，推动低毒合金研发。例如，替代含镍不锈钢的Fe-Mn-Si形状记忆合金粉末，生物相容性更优且成本降低30%。同时，粉末生产中的碳排放（如气雾化工艺能耗达50kWh/kg）促使企业转向绿色能源，德国EOS计划2030年实现粉末生产100%可再生能源供电。据波士顿咨询报告，合规成本将使金属粉末价格在2025年前上涨8-12%，但长期利好行业可持续发展。

太空环境下金属粉末的微重力3D打印技术正在试验验证。中国台湾金属粉末铝合金粉末价格

高熵合金（HEAs）作为一种新兴金属材料，由5种以上主元元素构成（如FeCoCrNiMn），凭借独特的固溶体效应和极端环境性能，成为3D打印领域的研究热点。美国橡树岭国家实验室通过激光粉末床熔融（LPBF）打印的CoCrFeMnNi高熵合金，在-196℃低温下冲击韧性达250J，远超传统不锈钢（80J），适用于极地勘探装备。此类合金的雾化制备难度极高，需采用等离子旋转电极（PREP）技术以避免成分偏析，成本达每公斤2000美元以上。目前，HEAs在航空航天热端部件（如涡轮叶片）和核聚变反应堆内壁涂层的应用已进入试验阶段。据Nature Materials研究预测，2030年高熵合金市场规模将突破7亿美元，但需突破多元素粉末均匀性控制的技术瓶颈。