通過雙送粉系統或層間材料切換，3D打印可實現多金屬復合結構。例如，銅-不銹鋼梯度材料用于火箭發動機燃燒室內壁，銅的高導熱性可快速散熱，不銹鋼則提供高溫強度。NASA開發的GRCop-42（銅鉻鈮合金）與Inconel 718的混合打印部件，成功通過超高溫點火測試。挑戰在于界面結合強度控制：不同金屬的熱膨脹系數差異可能導致分層，需通過過渡層設計（如添加釩或鈮作為中間層）優化冶金結合。未來，AI驅動的材料組合預測將加速FGM的工程化應用。冷噴涂增材制造技術通過高速粒子沉積，避免金屬材料經歷高溫相變過程。吉林粉末

納米級金屬粉末（粒徑＜100nm）可實現超高分辨率打印（層厚＜5μm），用于微機電系統（MEMS）和醫療微型傳感器。例如，納米銀粉打印的柔性電路導電性接近塊體銀，但成本是傳統蝕刻工藝的3倍。主要瓶頸是納米粉的高活性：比表面積大導致易氧化（如鋁粉自燃），需通過表面包覆（如二氧化硅涂層）或惰性氣體封裝儲存。此外，納米顆粒吸入危害大，需配備N99級防護的封閉式打印系統。日本JFE鋼鐵已開發納米鐵粉的穩定制備工藝，未來或推動微型軸承和精密模具制造。

金屬粉末回收是3D打印降低成本的關鍵。磁選法可分離鐵基合金粉末中的雜質，回收率達90%以上；氣流分級技術則通過離心場實現粒徑精細分離，將粉末D50控制在±2μm以內。例如，某企業通過氫化脫氫工藝回收鈦合金粉末，將氧含量從0.03%降至0.015%，性能接近原生粉末，回收成本降低60%。在模具制造領域，某企業采用“新粉+回收粉”混合策略（新粉占比70%），在保證打印質量的前提下，材料成本降低40%。但回收粉末的流動性可能下降，需通過粒徑級配優化鋪粉均勻性。

AI算法通過生成對抗網絡（GAN）優化支撐結構設計，使支撐體積減少70%。德國通快（TRUMPF）的AI工藝鏈系統，輸入材料屬性和零件用途后，自動生成激光功率（誤差±2%）、掃描策略和后處理方案。案例：某航空鈦合金支架的AI優化參數使抗拉強度從1100MPa提升至1250MPa。此外，數字孿生技術可預測打印變形，提前補償模型：長1米的鋁合金框架經仿真預變形修正后，尺寸偏差從2mm降至0.1mm。但AI模型依賴海量數據，中小企業數據壁壘仍是主要障礙。電子束熔化（EBM）技術在高真空環境中運行，特別適用于打印耐高溫的鎳基超合金。

3D打印金屬粉末的制備是技術鏈的關鍵環節，主要依賴霧化法。氣霧化（GA）和水霧化（WA）是主流技術：氣霧化通過高壓惰性氣體（如氬氣）將熔融金屬液流破碎成微小液滴，快速冷卻后形成高球形度粉末，氧含量低，適用于鈦合金、鎳基高溫合金等高活性材料；水霧化則成本更低，但粉末形狀不規則，需后續處理。近年等離子旋轉電極霧化（PREP）技術興起，通過離心力甩出液滴，粉末純凈度更高，但產能受限。粉末粒徑通常控制在15-53μm，需通過篩分和氣流分級確保均勻性，以滿足不同打印設備（如SLM、EBM）的鋪粉要求。新型高熵合金粉末的開發為極端環境下的金屬3D打印提供了材料解決方案。四川高溫合金粉末合作

馬氏體時效鋼（18Ni300）粉末通過定向能量沉積（DED）技術，可制造兼具高韌性和超高的強度的模具鑲件。吉林粉末

通過原位合金化技術，3D打印可制造組分連續變化的梯度材料。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：銅端熱導率380W/mK，鉬端熔點2620℃，界面通過過渡層（添加0.1%釩）實現無缺陷結合。挑戰在于元素擴散控制：需在單道熔池內實現成分精確混合，激光掃描策略采用螺旋漸變路徑，能量密度從200J/mm3逐步調整至500J/mm3。德國Fraunhofer研究所已成功打印出熱膨脹系數梯度變化的衛星支架，溫差適應范圍擴展至-180℃~300℃。吉林粉末