3D打印固体氧化物燃料电池（SOFC）的镍-YSZ阳极，多孔结构使电化学反应表面积增加5倍，输出功率密度达1.2W/cm2（传统工艺0.8W/cm2）。氢能领域，钛基双极板通过内部流道拓扑优化，使燃料电池堆体积减少30%。美国Relativity Space打印的液态甲烷/液氧火箭发动机，采用铬镍铁合金内衬与铜合金冷却通道一体成型，燃烧效率提升至99.8%。但高温燃料电池的长期稳定性需验证：3D打印件的热循环寿命（＞5000次）较传统工艺低20%，需通过掺杂氧化铈纳米颗粒改善。 金属材料微观组织的各向异性是3D打印技术面临的重要科学挑战之一。宁夏不锈钢粉末

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。辽宁钛合金粉末品牌钛合金粉末凭借其高的强度、耐腐蚀性和生物相容性，被广泛应用于航空航天部件和医疗植入体的3D打印制造。

316L不锈钢粉末因其优异的耐腐蚀性和可加工性，成为工业级3D打印的关键材料。通过粉末床熔融（PBF）技术制造的316L零件，微观结构呈现蜂窝状奥氏体相，屈服强度可达500MPa以上，延伸率超过40%。该材料广泛应用于石油化工管道、海洋装备和食品加工设备。值得注意的是，粉末的球形度（>95%）和流动性（霍尔流速≤25s/50g）直接影响打印质量。目前行业采用气雾化工艺生产高纯度（O<0.03%）不锈钢粉末，同时开发了含铜抑菌不锈钢粉末以满足医疗器械的特殊需求。

NASA的“OSAM-2”任务计划在轨打印10米长Ka波段天线，采用铝硅合金粉末（粒径20-45μm）和电子束技术。微重力环境下，粉末需通过静电吸附铺装（电场强度5kV/m），层厚控制精度±3μm。俄罗斯Energia公司测试了真空环境下的钛合金SLM打印，零件孔隙率0.2%，但设备功耗高达8kW，远超卫星供电能力。未来月球基地建设中，3D打印可利用月壤提取的金属粉末（如钛铁矿还原成钛粉）制造结构件，但月尘的高磨蚀性需开发专业用送粉系统，当前试验中部件寿命不足100小时。钴铬合金粉末在电子束熔融（EBM）工艺中表现出优异的耐磨性，常用于制造人工关节和涡轮叶片。

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℃。粉末冶金齿轮通过模压-烧结-精整工艺制造的密度可达理论密度的95%以上。安徽模具钢粉末合作

金属粉末回收系统可将未熔融的3D打印余粉筛分后重复使用，降低成本损耗。宁夏不锈钢粉末

通过纳米包覆或机械融合，金属粉末可复合陶瓷/聚合物提升性能。例如，铝粉表面包覆10nm碳化硅，SLM成型后抗拉强度从300MPa增至450MPa，耐磨性提高3倍。铜-石墨烯复合粉末（石墨烯含量0.5wt%）打印的散热器，热导率从400W/mK升至580W/mK。德国Nanoval公司的复合粉末制备技术，利用高速气流将纳米颗粒嵌入基体粉末，混合均匀度达99%，已用于航天器轴承部件。但纳米添加易导致激光反射率变化，需重新优化能量密度（如铜-石墨烯粉的激光功率需提高20%）。