4D打印通過材料自變形能力實現(xiàn)結(jié)構(gòu)隨時間或環(huán)境變化的功能。鎳鈦諾（Nitinol）形狀記憶合金粉末的SLM打印技術(shù)，可制造體溫“激”活的血管支架一一在37℃時直徑擴(kuò)張20%,，恢復(fù)預(yù)設(shè)形態(tài)。德國馬普研究所開發(fā)的梯度NiTi合金,，通過調(diào)控鉬（Mo）摻雜量（0-5%）,，使相變溫度在-50℃至100℃間精確可調(diào)，適用于極地裝備的自適應(yīng)密封環(huán),。技術(shù)難點在于打印過程的熱循環(huán)會改變奧氏體-馬氏體轉(zhuǎn)變點,，需通過800℃×2h的固溶處理恢復(fù)記憶效應(yīng)。4D打印的航天天線支架已通過ESA測試,，在太空溫差（-170℃至120℃）下自主展開,，展開誤差<0.1°，較傳統(tǒng)機(jī)構(gòu)減重80%,。
金屬3D打印過程的高頻監(jiān)控技術(shù)正從“事后檢測”轉(zhuǎn)向“實時糾偏”。美國Sigma Labs的PrintRite3D系統(tǒng),，通過紅外熱像儀與光電二極管陣列,，以每秒10萬幀捕捉熔池溫度場與飛濺顆粒，結(jié)合AI算法預(yù)測氣孔率并動態(tài)調(diào)整激光功率,。案例顯示,，該系統(tǒng)將Inconel 718渦輪葉片的內(nèi)部缺陷率從5%降至0.3%。此外,，聲發(fā)射傳感器可檢測層間未熔合一一德國BAM研究所利用超聲波特征頻率（20-100kHz）識別微裂紋,，精度達(dá)98%,。未來，結(jié)合數(shù)字孿生技術(shù),，可實現(xiàn)全流程虛擬映射,，將打印廢品率控制在0.1%以下。貴州金屬材料鈦合金粉末合作鈦合金的蜂窩結(jié)構(gòu)打印可大幅減輕部件重量,。
微型無人機(jī)（<250g）需要極大輕量化與結(jié)構(gòu)功能一體化,。美國AeroVironment公司采用鋁鈧合金（Al-Mg-Sc）粉末打印的機(jī)翼骨架，壁厚0.2mm,，內(nèi)部集成氣動傳感器通道與射頻天線,，整體減重60%。動力系統(tǒng)方面,，3D打印的鈦合金無刷電機(jī)殼體（含散熱鰭片）使功率密度達(dá)5kW/kg,，配合空心轉(zhuǎn)子軸設(shè)計（壁厚0.5mm），續(xù)航時間延長至120分鐘,。但微型化帶來粉末清理難題一一以色列Nano Dimension開發(fā)真空振動篩分系統(tǒng),，可消除99.99%的未熔顆粒（粒徑>5μm），確保電機(jī)軸承無卡滯風(fēng)險,。
3D打印微型金屬結(jié)構(gòu)（如射頻濾波器,、MEMS傳感器）正推動電子器件微型化。美國nScrypt公司采用的微噴射粘結(jié)技術(shù),，以納米銀漿（粒徑50nm）打印線寬10μm的電路,，導(dǎo)電性達(dá)純銀的95%。在5G天線領(lǐng)域中,，鈦合金粉末通過雙光子聚合（TPP）技術(shù)制造亞微米級諧振器,，工作頻率將覆蓋28GHz毫米波頻段，插損低于0.3dB,。但微型打印的挑戰(zhàn)在于粉末清理一一日本發(fā)那科（FANUC）開發(fā)超聲波振動篩分系統(tǒng),，可消除99.9%的未熔顆粒，確保器件良率超98%,。3D打印金屬材料的疲勞性能研究仍存在技術(shù)瓶頸,。
3D打印金屬材料（又稱金屬增材制造材料）是高級制造業(yè)的主要突破方向之一。其技術(shù)原理基于逐層堆積成型,，通過高能激光或電子束選擇性熔化金屬粉末,，實現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的直接制造。與傳統(tǒng)鑄造或鍛造工藝相比,，3D打印無需模具,，可大幅縮短產(chǎn)品研發(fā)周期，尤其適用于航空航天領(lǐng)域的小批量定制化部件,。例如,，GE航空采用鈦合金3D打印技術(shù)制造的燃油噴嘴，將20個傳統(tǒng)零件整合為單一結(jié)構(gòu),，重量減輕25%,，耐用性明顯提升。然而,，該技術(shù)對粉末材料要求極高,，需滿足低氧含量、高球形度及粒徑均一性,，制備成本約占整體成本的30%-50%,。未來，隨著等離子霧化,、氣霧化技術(shù)的優(yōu)化,，金屬粉末的工業(yè)化生產(chǎn)效率有望進(jìn)一步提升。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,。貴州金屬材料鈦合金粉末合作
電弧增材制造（WAAM）技術(shù)利用鈦合金絲材,，實現(xiàn)大型航空航天結(jié)構(gòu)件的低成本快速成型。中國臺灣冶金鈦合金粉末價格
鎢（熔點3422℃）和鉬（熔點2623℃）的3D打印在核聚變反應(yīng)堆與火箭噴嘴領(lǐng)域至關(guān)重要,。傳統(tǒng)工藝無法加工復(fù)雜內(nèi)冷通道,，而電子束熔化（EBM）技術(shù)可在真空環(huán)境下以3000℃以上高溫熔化鎢粉，實現(xiàn)99.2%致密度的偏濾器部件,。美國ORNL實驗室打印的鎢銅梯度材料,，界面熱導(dǎo)率達(dá)180W/m·K，可承受1500℃熱沖擊循環(huán),。但難點在于打印過程中的熱裂紋控制一一通過添加0.5% LaO顆粒細(xì)化晶粒,，可將抗熱震性提升3倍。目前,，高純度鎢粉（>99.95%）成本高達(dá)$800/kg,，限制其大規(guī)模應(yīng)用。
