باستخدام تقنيات التصنيع التقليدية ، يمكن تشكيل آلاف السبائك. بالنسبة لتقنية الطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن ، فإن عدد المواد المتاحة محدود للغاية ، وليس لديها عقود من الخبرة في المعالجة والاستخدام مثل المعالجة التقليدية. بالإضافة إلى ذلك ، غالبًا ما تتطلب مكونات الفضاء الجوي خصائص حرجة مصممة لعتبات صغيرة للغاية للاستخدام في البيئات القاسية (ضغوط عالية ، سوائل أكالة ، أو درجات حرارة منخفضة تصل إلى -252 درجة إلى درجات حرارة عالية تزيد عن 1000 درجة) ، وتحتاج هذه المكونات للعمل بأمان وموثوقية لآلاف الساعات في دورات عالية التردد. نتيجة لذلك ، يتم وضع متطلبات صارمة على السبائك المختارة لمكونات الاستخدام النهائي.
تشمل المعادن المطلوبة لتصنيع المواد المضافة إلى الفضاء سبائك الألومنيوم ، والفولاذ المقاوم للصدأ ، وسبائك التيتانيوم ، والسبائك الفائقة القائمة على النيكل والحديد ، وسبائك النحاس ، والسبائك المقاومة للصهر. قام مهندسو وكالة ناسا بتلخيص 53 سبيكة مناسبة لتصنيع الإضافات المعدنية بناءً على الأبحاث الحالية وتطبيقات الصناعة ، والتي تغطي جميع أنواع العمليات الحالية تقريبًا من الذوبان وتشكيل الحالة الصلبة. بعض هذه السبائك مشتق من مواد تصنيع تقليدية ويستمر استخدامها في صنع مكونات الطيران. يتم باستمرار تطوير وتحسين كل من المواد الجديدة والسبائك الموجودة. لا يزال هناك مجال كبير للتوسع في أنواع المواد الملخصة. لقد وصلت العديد من السبائك إلى مرحلة التطوير فقط وقد لا تكون متوافقة تمامًا مع صناعة الطيران باستخدام عمليات تصنيع مضافة محددة. متطلبات تطبيق الطيران.
اعتمادًا على عملية التصنيع المضافة المستخدمة ، يمكن تصنيف المواد الخام على أنها مسحوق مخلوط مسبقًا (ينتج عادةً عن طريق الانحلال بالغاز) ، أو سلك ، أو لوح ، أو قضيب صلب ، وما إلى ذلك. في حين أن عدد المواد المتاحة محدود مقارنةً بالسبائك المشغولة ، لا يزال هناك العديد من السبائك المستخدمة بشكل شائع والمعروفة بدرجة الحرارة العالية والسبائك الفضائية المتاحة ، مع مستويات متفاوتة من النضج.
تُستخدم السبائك الفائقة القائمة على النيكل والحديد بشكل أكبر بسبب خواصها الميكانيكية الممتازة في درجات الحرارة والضغوط المرتفعة وغالبًا ما تستخدم في البيئات القاسية (مقاومة التآكل والأكسدة). تُستخدم السبائك الفائقة القائمة على النيكل على نطاق واسع في الطباعة ثلاثية الأبعاد ، ويعتبر In625 و In718 الأكثر بروزًا في العديد من التطبيقات. السبائك الفائقة القائمة على الحديد مثل A -286 و JBK -75 و NASA HR -1 تُستخدم بشكل شائع في تطبيقات الهيدروجين عالية الضغط (مثل محركات الصواريخ) ويمكن أن تقلل من المخاطر المرتبطة بـ تقصف بيئة الهيدروجين. بالإضافة إلى ذلك ، تتمتع هذه السبائك الفائقة بمقاومة عالية للزحف ، وهي مزيج من الخصائص التي تساعد على زيادة كفاءة محركات الطائرات الحديثة بشكل كبير. السبائك الفائقة هي مواد أساسية في تصنيع العديد من المكونات مثل أفران احتراق التوربينات الغازية عالية الضغط ، والتوربينات ، والأغلفة ، والأقراص ، والشفرات. تشمل التطبيقات الأخرى ذات درجات الحرارة العالية والمنخفضة الصمامات ، والتوربينات ، والحاقنات ، والإشعال ، والمشعب لمحركات الصواريخ السائلة. في الوقت الحالي ، تتكون أكثر من 50 في المائة من كتلة محركات الطائرات المتقدمة من السبائك الفائقة القائمة على النيكل.
تعتبر نسبة القوة إلى الوزن مؤشرًا رئيسيًا آخر ، وقد تم استخدام سبائك التيتانيوم على نطاق واسع في مجال الطيران نظرًا لخصائصها الممتازة في مقاومة التآكل ودرجة الحرارة ، فضلاً عن قوتها النوعية الممتازة ، وقد جذبت الانتباه في مجال التصنيع الإضافي . على وجه التحديد ، Ti6Al4V عبارة عن سبيكة شائعة لمعدات الهبوط وإطارات المحامل والأجزاء الدوارة وأقراص وشفرات الضاغط وخزانات الوقود المبردة والعديد من مكونات الفضاء الأخرى. يمكن استخدام Ti6242 لشفرات الضاغط وأجزاء الآلات الدوارة ، ويمكن استخدام سبائك TiAl لشفرات التوربينات هذه.
على الرغم من أن سبائك الألومنيوم أقل قوة من سبائك التيتانيوم ، إلا أنها تتمتع بنسبة قوة إلى وزن جيدة وهي مادة فضائية شائعة وناضجة. تشمل سبائك الألومنيوم المستخدمة في إنتاج الأجزاء المُصنَّعة بشكل مضاف سلسلة 1xxx و 2xxx و 4xxx و 6xxx و 7xxx استنادًا إلى عناصر صناعة السبائك ، ويمكن تصنيع العديد منها باستخدام عمليات تصنيع المواد المضافة ذات الحالة الصلبة مثل اللحام بدمج الاحتكاك واللحام بالموجات فوق الصوتية. تستخدم سبائك الألومنيوم حاليًا عمليات طبقة المسحوق وترسيب الطاقة لتقليل التصدع ، وتشمل الأنواع القابلة للطباعة AlSi10Mg ، F357 ، A205 ، 7A77 ، 6061- RAM2 ، Scalmalloy ، إلخ. ومع ذلك ، فإن سبائك الألومنيوم لها أيضًا عيوب كثيرة ، مثل ضعف عالٍ - أداء درجة الحرارة ، ومشاكل إصلاح اللحام ، وضعف مقاومة التآكل والتآكل لسبائك الألومنيوم عالية القوة أمر شائع أيضًا.
بالمقارنة مع التيتانيوم أو السبائك الفائقة ، يتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ بنسبة جيدة من القوة إلى الوزن ، ومقاومة لدرجات الحرارة العالية ، وتكلفة أقل ، لذلك فهو يستخدم على نطاق واسع في تصنيع مكونات الطائرات والمركبات الفضائية. يُظهر الفولاذ المقاوم للصدأ مقاومة عالية للتآكل والأكسدة والتآكل في البيئة المناسبة ويمكن استخدامه في تصنيع أنظمة المحرك والعادم والمكونات الهيدروليكية والمبادلات الحرارية وأنظمة معدات الهبوط والمفاصل الهيكلية. في قطاع الطيران ، يتم تصنيع المفصلات والمثبتات ومعدات الهبوط ومكونات أخرى على متن الطائرة. يشمل الفولاذ المقاوم للصدأ الذي يمكن استخدامه للطباعة ثلاثية الأبعاد للمعادن الفولاذ الأوستنيتي 316L و 17-4 فولاذ تصلب ترسيب الأس الهيدروجيني ، من بين أشياء أخرى. على الرغم من المزايا العديدة للفولاذ ، إلا أنه كثيف نسبيًا ويسهل تشكيله من خلال التقنيات التقليدية ، كما أن استخدام تصنيع المواد المضافة المعدنية لصنع أجزاء من الفولاذ المقاوم للصدأ له تطبيقات محدودة في مجال الطيران.
لا يجب أن يقتصر التصنيع الإضافي على معدن واحد ، بل يمكنه إنشاء هياكل مخصصة ثنائية المعدن ومتعددة المعادن. يمكن إضافة المواد بشكل منفصل إلى التصميم لتحسين الخصائص الحرارية أو الهيكلية ، مثل شكل السترات الهيكلية ، أو الفلنجات ، أو الرؤوس ، أو ميزات أخرى لتحسين وزن النظام الفرعي بأكمله. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أيضًا تصنيع انتقال المعادن أو المواد المتدرجة وظيفيًا.