盡管3D打印減少材料浪費（利用率可達95% vs 傳統加工的40%），但其能耗與粉末制備的環保問題引發關注。一項生命周期分析（LCA）表明，打印1kg鈦合金零件的碳排放為12-15kg CO?，其中60%來自霧化制粉過程。瑞典Sandvik公司開發的氫化脫氫（HDH）鈦粉工藝，能耗比傳統氣霧化降低35%，但粉末球形度70-80%。此外，金屬粉末的回收率不足50%，廢棄粉末需通過酸洗或電解再生，可能產生重金屬污染。未來，綠氫能源驅動的霧化設備與閉環粉末回收系統或成行業減碳關鍵路徑。

基于患者CT數據的拓撲優化技術，使3D打印鈦合金植入體實現力學適配與骨整合雙重目標。瑞士Medacta公司開發的膝關節假體，通過生成式設計將彈性模量從110GPa降至3GPa，匹配人體骨骼，同時孔隙率梯度從內部30%過渡至表面80%，促進細胞長入。此類結構需使用粒徑20-45μm的Ti-6Al-4V ELI粉末，通過SLM技術以70μm層厚打印，表面經噴砂與酸蝕處理后粗糙度達Ra=20-50μm。臨床數據顯示，優化設計的植入體術后發病率降低60%，但個性化定制導致單件成本超$5000，醫保覆蓋仍是推廣瓶頸。中國澳門鈦合金物品鈦合金粉末價格電弧增材制造（WAAM）技術利用鈦合金絲材，實現大型航空航天結構件的低成本快速成型。

國際熱核聚變實驗堆（ITER）的鎢質第“一”壁需承受14MeV中子輻照與10MW/m2熱流。傳統鎢塊無法加工冷卻流道，而3D打印的鎢-銅梯度材料（W-10Cu至W-30Cu過渡層）通過EBM技術實現，熱疲勞壽命達5000次循環（較均質鎢提升5倍）。關鍵技術包括：① 中子輻照模擬驗證（在JET托卡馬克中測試）；② 界面擴散阻擋層（0.1μm TaC涂層）抑制銅滲透；③ 氦冷卻通道拓撲優化（壓降降低30%）。但鎢粉的高成本（$500/kg）與打印缺陷（孔隙率需<0.1%）仍是量產瓶頸，需開發粉末等離子球化再生技術。

軍民用裝備的輕量化與隱身性能需求驅動金屬3D打印創新。洛克希德·馬丁公司采用鋁基復合材料（AlSi7Mg+5% SiC）打印無人機機翼，通過內置晶格結構吸收雷達波，RCS（雷達散射截面積）降低12dB，同時減重25%。另一案例是鈦合金防彈插板，通過仿生疊層設計（硬度梯度從表面1200HV過渡至內部600HV），可抵御7.62mm穿甲彈沖擊，重量比傳統陶瓷復合板輕30%。但“軍“工領域對材料追溯性要求極高，需采用量子點標記技術，在粉末中嵌入納米級ID標簽，實現全生命周期追蹤。激光選區熔化（SLM）是當前主流的金屬3D打印技術之一。

模仿自然界生物結構的金屬打印設計正突破材料極限。哈佛大學受海螺殼啟發，打印出鈦合金多級螺旋結構，裂紋擴展阻力比均質材料高50倍，用于抗沖擊無人機起落架。另一案例是蜂窩-泡沫復合結構——空客A320的3D打印艙門鉸鏈，通過仿生蜂窩設計實現比強度180MPa·cm3/g，較傳統鍛件減重35%。此類結構依賴超細粉末（粒徑10-25μm）和高精度激光聚焦（光斑直徑<30μm），目前能實現厘米級零件打印。英國Renishaw公司開發的五激光同步掃描系統，將大型仿生結構（如風力渦輪機主軸承）的打印速度提升4倍，成本降低至$220/kg。

金屬3D打印可明顯減少材料浪費，提升制造效率。海南金屬材料鈦合金粉末合作

金屬玻璃因非晶態結構展現超”高“強度（>2GPa）和彈性極限（~2%），但其制備依賴毫米級薄帶急冷法，難以成型復雜零件。美國加州理工學院通過超高速激光熔化（冷卻速率達10^6 K/s），成功打印出鋯基（Zr??Cu??Al??Ni?）金屬玻璃齒輪，晶化率控制在1%以下，硬度達550HV。該技術采用粒徑<25μm的預合金粉末，激光功率密度需超過500W/mm2以確保熔池瞬間冷卻。然而，非晶合金的打印尺寸受限——目前比較大連續結構為10cm×10cm×5cm，且殘余應力易引發自發斷裂。日本東北大學通過添加0.5%釔（Y）細化微觀結構，將臨界打印厚度從3mm提升至8mm，拓展了其在精密軸承和手術刀具中的應用。