Mitjançant tècniques de fabricació tradicionals, es poden mecanitzar milers d'aliatges. Per a la tecnologia d'impressió 3D metàl·lica, el nombre de materials disponibles és extremadament limitat i no té dècades d'experiència en processament i ús com el processament tradicional. A més, els components aeroespacials sovint requereixen característiques crítiques dissenyades per a llindars extremadament petits per al seu ús en entorns durs (altes pressions, fluids corrosius o temperatures tan baixes com -252 graus a altes temperatures superiors a 1000 graus), i aquests components necessiten per funcionar de manera segura i fiable durant milers d'hores en cicles d'alta freqüència. Com a resultat, s'imposen requisits estrictes als aliatges escollits per als components d'ús final.
Els metalls necessaris per a la fabricació d'additius aeroespacials inclouen aliatges d'alumini, acers inoxidables, aliatges de titani, superaliatges a base de níquel i ferro, aliatges de coure i aliatges refractaris. Els enginyers de la NASA han resumit 53 aliatges adequats per a la fabricació d'additius metàl·lics basats en la investigació actual i les aplicacions industrials, que cobreixen gairebé tots els tipus de processos actuals des de la fusió i la formació en estat sòlid. Alguns d'aquests aliatges es deriven de materials de mecanitzat tradicionals i es continuen utilitzant per fabricar components aeroespacials. Tant nous materials com els aliatges existents estan en constant desenvolupament i optimització. Encara hi ha molt marge d'expansió en els tipus de materials resumits. Molts aliatges només han arribat a l'etapa de desenvolupament i poden no ser totalment compatibles amb la indústria de l'aviació mitjançant processos específics de fabricació additiva. Requisits d'aplicació aeroespacial.
Segons el procés de fabricació additiva que s'utilitzi, la matèria primera es pot classificar com a pols prealiat (generalment produïda per atomització de gas), filferro, làmina o vareta sòlida, etc. Tot i que el nombre de materials disponibles és limitat en comparació amb els aliatges forjats, encara hi ha molts aliatges aeroespacials populars i d'alta temperatura d'ús habitual i coneguts, amb diferents nivells de maduresa.
Els superaliatges a base de níquel i ferro s'utilitzen més a causa de les seves excel·lents propietats mecàniques a altes temperatures i pressions i sovint s'utilitzen en ambients durs (resistència a la corrosió i a l'oxidació). Els superaliatges basats en níquel s'utilitzen àmpliament en la impressió 3D, sent In625 i In718 els més destacats per a moltes aplicacions. Els superaliatges a base de ferro com A-286, JBK{-75 i NASA HR-1 s'utilitzen habitualment en aplicacions d'hidrogen d'alta pressió (com ara motors de coets) i poden reduir els riscos associats amb fragilitat ambiental d'hidrogen. A més, aquests superaliatges tenen una alta resistència a la fluència, una combinació de propietats que ajuden a augmentar significativament l'eficiència dels motors d'avions moderns. Els superaliatges són materials clau en la fabricació de molts components com ara combustidors de turbines de gas d'alta pressió, turbines, carcasses, discos i pales. Altres aplicacions d'alta i baixa temperatura inclouen vàlvules, turbines, injectors, encès i col·lectors per a motors de coets líquids. Actualment, més del 50 per cent de la massa dels motors d'avions avançats consisteix en superaliatges basats en níquel.
La relació força-pes és un altre indicador clau, i els aliatges de titani s'han utilitzat àmpliament en el camp aeroespacial a causa de les seves excel·lents característiques de resistència a la corrosió i a la temperatura, així com a una excel·lent força específica, i han cridat l'atenció en el camp de la fabricació additiva. . Concretament, Ti6Al4V és un aliatge comú per a trens d'aterratge, bastidors de coixinets, peces giratòries, discos i pales de compressor, tancs de propulsor criogènic i molts altres components aeroespacials. El Ti6242 es pot utilitzar per a pales de compressors i peces de maquinària rotativa, i els aliatges TiAl es poden utilitzar per a aquestes pales de turbina.
Tot i que tenen menys resistència que els aliatges de titani, els aliatges d'alumini tenen una bona relació resistència-pes i són un material aeroespacial comú i madur. Els aliatges d'alumini per a la producció de peces fabricades additivament inclouen les sèries 1xxx, 2xxx, 4xxx, 6xxx i 7xxx basades en elements d'aliatge, molts dels quals es poden fabricar mitjançant processos de fabricació d'additius d'estat sòlid com ara la soldadura per fricció i la soldadura per ultrasons. Actualment, els aliatges d'alumini utilitzen processos de deposició d'energia i llit de pols per reduir l'esquerda, i els tipus imprimibles inclouen AlSi10Mg, F357, A205, 7A77, 6061-RAM2, Scalmalloy, etc. No obstant això, els aliatges d'alumini també tenen molts desavantatges, com ara un alt nivell pobre. -El rendiment de la temperatura, els problemes de reparació de la soldadura i la baixa resistència a l'esquerdament per corrosió per estrès dels aliatges d'alumini d'alta resistència també és habitual.
En comparació amb el titani o els superaliatges, l'acer inoxidable té una bona relació resistència-pes, resistència a altes temperatures i un cost més baix, de manera que s'utilitza àmpliament en la fabricació de components d'avions i naus espacials. L'acer inoxidable presenta una alta resistència a la corrosió, l'oxidació i el desgast en l'entorn adequat i es pot utilitzar en la fabricació de sistemes de motor i d'escapament, components hidràulics, intercanviadors de calor, sistemes de trens d'aterratge i juntes estructurals. En el sector aeroespacial, es fabriquen frontisses, elements de subjecció, trens d'aterratge i altres components d'avions. Els acers inoxidables que es poden utilitzar per a la impressió 3D de metall inclouen l'acer austenític 316L i l'acer d'enduriment per precipitació 17-4PH, entre d'altres. Malgrat els seus nombrosos avantatges, l'acer és relativament dens i fàcil de formar mitjançant tècniques convencionals, i l'ús de la fabricació d'additius metàl·lics per fabricar peces d'acer inoxidable té aplicacions limitades en l'aeroespacial.
La fabricació additiva no s'ha de limitar a un sol metall, sinó que pot crear estructures bimetall i multimetall personalitzades. El material es pot afegir discretament al disseny per optimitzar les propietats tèrmiques o estructurals, com ara la forma de jaquetes estructurals, brides, bosses o altres característiques per optimitzar el pes de tot el subsistema. A més, també es poden fabricar materials de transició metàl·lica o de grau funcional.