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模仿蜘蛛网的梯度晶格结构，3D打印钛合金承力件的抗冲击性能提升80%。空客A350的机翼接头采用仿生分形设计，减重高达30%且载荷能力达15吨。德国KIT研究所通过拓扑优化生成的髋关节植入体，弹性模量匹配人骨（3-30GPa），术后骨整合速度提升40%。但仿生结构支撑去除困难：需开发水溶性支撑材料（如硫酸钙基材料），溶解速率控制在0.1mm/h，避免损伤主体结构。美国3D Systems的“仿生套件”软件可自动生成轻量化结构，设计效率提升10倍。

3D打印锆合金（如Zircaloy-4）燃料组件包壳，可设计内部蜂窝结构，提升耐压性和中子经济性。美国西屋电气通过EBM制造的核反应堆格架，抗蠕变性能提高50%，服役温度上限从400℃升至600℃。此外，钨铜复合部件用于聚变堆前列壁装甲，铜基体快速导热，钨层耐受等离子体侵蚀。但核用材料需通过严苛辐照测试：打印件的氦脆敏感性比锻件高20%，需通过热等静压（HIP）和纳米氧化物弥散强化（ODS）工艺优化。中广核已建立全球较早3D打印核级部件认证体系。

NASA“Artemis”计划拟在月球建立3D打印基地，将要利用月壤提取的钛、铝粉制造居住舱，抗辐射性能较地球材料提升5倍。火星原位资源利用（ISRU）中，在赤铁矿提取的铁粉可通过微波烧结制造工具，减少地球补给依赖。深空探测器将搭载电子束打印机，利用小行星金属资源实时修复船体。技术障碍包括：① 宇宙射线引发的粉末带电；② 微重力铺粉精度控制；③ 极端温差（-150℃至+200℃）下的材料稳定性。预计2040年实现地外全流程金属制造。

超高速激光熔覆（EHLA）以10-50m/min的扫描速度在基体表面熔覆金属粉末，热输入降低至常规熔覆的10%，实现纳米晶涂层（晶粒尺寸＜100nm）。德国亚琛大学采用EHLA在柴油发动机活塞环表面熔覆WC-12Co粉末，硬度达HRC 65，耐磨性提升8倍，使用寿命延长至50万公里。关键技术包括：① 同轴送粉精度±0.1mm；② 激光-粉末流耦合控制（能量密度300J/mm²）；③ 闭环温控系统（波动±5℃）。中国徐工集团应用EHLA修复矿山机械轧辊，单件修复成本降低70%，但涂层结合强度（＞450MPa）需通过HIP后处理保障，工艺链复杂度增加。金属注射成型（MIM）技术结合了粉末冶金和塑料注塑的工艺优势。

粘结剂喷射（Binder Jetting）通过喷墨头选择性沉积粘结剂，逐层固化金属粉末，生坯经脱脂（去除90%以上有机物）和烧结后致密化。其打印速度是SLM的10倍，且无需支撑结构，适合批量生产小型零件（如齿轮、齿科冠桥）。Desktop Metal的“Studio System”使用420不锈钢粉，烧结后密度达97%，成本为激光熔融的1/5。但该技术对粉末粒径要求严苛（需＜25μm），且烧结收缩率高达20%，需通过数字补偿算法预先调整模型尺寸。惠普（HP）推出的Metal Jet系统已用于生产数百万个不锈钢剃须刀片，良品率超99%。冷喷涂增材制造技术通过高速粒子沉积，避免金属材料经历高温相变过程。山东3D打印金属粉末合作

铜合金粉末凭借其高导电性和导热性，被用于打印定制化散热器、电磁屏蔽件及电力传输组件。山东粉末咨询

等离子球化技术通过高温等离子体将不规则金属颗粒重新熔融并球形化，明显提升粉末流动性和打印质量。例如，钨粉经球化后霍尔流速从45s/50g降至22s/50g，堆积密度提高至理论值的65%，适用于电子束熔化（EBM）工艺。该技术还可处理回收粉末，去除卫星粉和氧化层，使316L不锈钢回收粉的氧含量从0.1%降至0.05%。德国H.C. Starck公司开发的射频等离子系统，每小时可处理50kg钛粉，成本较新粉降低40%。但高能等离子体易导致小粒径粉末蒸发，需精细控制温度和停留时间。山东粉末咨询

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