3D打印固體氧化物燃料電池（SOFC）的鎳-YSZ陽極，多孔結(jié)構(gòu)使電化學(xué)反應(yīng)表面積增加5倍，輸出功率密度達1.2W/cm2（傳統(tǒng)工藝0.8W/cm2）。氫能領(lǐng)域，鈦基雙極板通過內(nèi)部流道拓撲優(yōu)化，使燃料電池堆體積減少30%。美國Relativity Space打印的液態(tài)甲烷/液氧火箭發(fā)動機，采用鉻鎳鐵合金內(nèi)襯與銅合金冷卻通道一體成型，燃燒效率提升至99.8%。但高溫燃料電池的長期穩(wěn)定性需驗證：3D打印件的熱循環(huán)壽命（＞5000次）較傳統(tǒng)工藝低20%，需通過摻雜氧化鈰納米顆粒改善。 金屬材料微觀組織的各向異性是3D打印技術(shù)面臨的重要科學(xué)挑戰(zhàn)之一。寧夏不銹鋼粉末

冷噴涂技術(shù)以超音速（Mach 3）噴射金屬顆粒，通過塑性變形固態(tài)沉積成型，適用于熱敏感材料。美國VRC Metal Systems采用冷噴涂修復(fù)直升機變速箱齒輪，結(jié)合強度300MPa，成本較激光熔覆降低60%。NASA將冷噴涂鋁用于國際空間站外殼修補，抗微隕石撞擊性能提升3倍。挑戰(zhàn)包括：① 粉末需高塑性（如純銅、鋁）；② 基體表面需噴砂處理（粗糙度Ra 5μm）；③ 沉積效率50-70%。較新進展中，澳大利亞Titomic公司開發(fā)動力學(xué)冷噴涂（Kinetic Spray），沉積速率達45kg/h，可制造9米長船用螺旋槳。遼寧鈦合金粉末品牌鈦合金粉末憑借其高的強度、耐腐蝕性和生物相容性，被廣泛應(yīng)用于航空航天部件和醫(yī)療植入體的3D打印制造。

316L不銹鋼粉末因其優(yōu)異的耐腐蝕性和可加工性，成為工業(yè)級3D打印的關(guān)鍵材料。通過粉末床熔融（PBF）技術(shù)制造的316L零件，微觀結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)蜂窩狀奧氏體相，屈服強度可達500MPa以上，延伸率超過40%。該材料廣泛應(yīng)用于石油化工管道、海洋裝備和食品加工設(shè)備。值得注意的是，粉末的球形度（>95%）和流動性（霍爾流速≤25s/50g）直接影響打印質(zhì)量。目前行業(yè)采用氣霧化工藝生產(chǎn)高純度（O<0.03%）不銹鋼粉末，同時開發(fā)了含銅抑菌不銹鋼粉末以滿足醫(yī)療器械的特殊需求。

NASA的“OSAM-2”任務(wù)計劃在軌打印10米長Ka波段天線，采用鋁硅合金粉末（粒徑20-45μm）和電子束技術(shù)。微重力環(huán)境下，粉末需通過靜電吸附鋪裝（電場強度5kV/m），層厚控制精度±3μm。俄羅斯Energia公司測試了真空環(huán)境下的鈦合金SLM打印，零件孔隙率0.2%，但設(shè)備功耗高達8kW，遠超衛(wèi)星供電能力。未來月球基地建設(shè)中，3D打印可利用月壤提取的金屬粉末（如鈦鐵礦還原成鈦粉）制造結(jié)構(gòu)件，但月塵的高磨蝕性需開發(fā)專業(yè)用送粉系統(tǒng)，當前試驗中部件壽命不足100小時。鈷鉻合金粉末在電子束熔融（EBM）工藝中表現(xiàn)出優(yōu)異的耐磨性，常用于制造人工關(guān)節(jié)和渦輪葉片。

通過原位合金化技術(shù)，3D打印可制造組分連續(xù)變化的梯度材料。例如，NASA的GRX-810合金在打印過程中梯度摻入0.5%-2%氧化釔顆粒，使高溫抗氧化性提升100倍，用于超音速燃燒室襯套。另一案例是銅-鉬梯度熱沉：銅端熱導(dǎo)率380W/mK，鉬端熔點2620℃，界面通過過渡層（添加0.1%釩）實現(xiàn)無缺陷結(jié)合。挑戰(zhàn)在于元素擴散控制：需在單道熔池內(nèi)實現(xiàn)成分精確混合，激光掃描策略采用螺旋漸變路徑，能量密度從200J/mm3逐步調(diào)整至500J/mm3。德國Fraunhofer研究所已成功打印出熱膨脹系數(shù)梯度變化的衛(wèi)星支架，溫差適應(yīng)范圍擴展至-180℃~300℃。粉末冶金齒輪通過模壓-燒結(jié)-精整工藝制造的密度可達理論密度的95%以上。安徽模具鋼粉末合作

金屬粉末回收系統(tǒng)可將未熔融的3D打印余粉篩分后重復(fù)使用，降低成本損耗。寧夏不銹鋼粉末

通過納米包覆或機械融合，金屬粉末可復(fù)合陶瓷/聚合物提升性能。例如，鋁粉表面包覆10nm碳化硅，SLM成型后抗拉強度從300MPa增至450MPa，耐磨性提高3倍。銅-石墨烯復(fù)合粉末（石墨烯含量0.5wt%）打印的散熱器，熱導(dǎo)率從400W/mK升至580W/mK。德國Nanoval公司的復(fù)合粉末制備技術(shù)，利用高速氣流將納米顆粒嵌入基體粉末，混合均勻度達99%，已用于航天器軸承部件。但納米添加易導(dǎo)致激光反射率變化，需重新優(yōu)化能量密度（如銅-石墨烯粉的激光功率需提高20%）。