Utilizzando le tecniche di produzione tradizionali, è possibile lavorare migliaia di leghe. Per la tecnologia di stampa 3D in metallo, il numero di materiali disponibili è estremamente limitato e non ha decenni di elaborazione e esperienza di utilizzo come la lavorazione tradizionale. Inoltre, i componenti aerospaziali spesso richiedono caratteristiche critiche progettate per soglie estremamente ridotte per l'uso in ambienti difficili (pressioni elevate, fluidi corrosivi o temperature da -252 gradi a temperature elevate superiori a 1000 gradi) e tali componenti richiedono per operare in modo sicuro e affidabile per migliaia di ore a cicli ad alta frequenza. Di conseguenza, vengono imposti requisiti rigorosi alle leghe scelte per i componenti finali.
I metalli necessari per la produzione additiva aerospaziale includono leghe di alluminio, acciai inossidabili, leghe di titanio, superleghe a base di nichel e ferro, leghe di rame e leghe refrattarie. Gli ingegneri della NASA hanno riassunto 53 leghe adatte per la produzione additiva di metalli sulla base della ricerca attuale e delle applicazioni industriali, coprendo quasi tutti i tipi di processo attuali dalla fusione e dalla formatura allo stato solido. Alcune di queste leghe derivano da materiali di lavorazione tradizionali e continuano ad essere utilizzate per realizzare componenti aerospaziali. Sia i nuovi materiali che le leghe esistenti vengono costantemente sviluppati e ottimizzati. C'è ancora molto spazio di espansione nelle tipologie di materiali riassunte. Molte leghe hanno appena raggiunto la fase di sviluppo e potrebbero non essere completamente compatibili con l'industria aeronautica utilizzando specifici processi di produzione additiva. Requisiti delle applicazioni aerospaziali.
A seconda del processo di produzione additiva utilizzato, la materia prima può essere classificata come polvere prelegata (solitamente prodotta mediante atomizzazione a gas), filo, lamiera o barra piena, ecc. Sebbene il numero di materiali disponibili sia limitato rispetto alle leghe lavorate, ci sono ancora molte leghe aerospaziali comunemente usate e ben note per alte temperature e popolari disponibili, con vari livelli di maturità.
Le superleghe a base di nichel e ferro sono più utilizzate per le loro eccellenti proprietà meccaniche a temperature e pressioni elevate e sono spesso utilizzate in ambienti difficili (resistenza alla corrosione e all'ossidazione). Le superleghe a base di nichel sono ampiamente utilizzate nella stampa 3D, con In625 e In718 che sono le più importanti per molte applicazioni. Le superleghe a base di ferro come A-286, JBK-75 e NASA HR-1 sono comunemente utilizzate nelle applicazioni a idrogeno ad alta pressione (come i motori a razzo) e possono ridurre i rischi associati a infragilimento ambientale da idrogeno. Inoltre, queste superleghe hanno un'elevata resistenza al creep, una combinazione di proprietà che aiutano ad aumentare significativamente l'efficienza dei moderni motori aeronautici. Le superleghe sono materiali chiave nella produzione di molti componenti come combustori per turbine a gas ad alta pressione, turbine, involucri, dischi e pale. Altre applicazioni ad alta e bassa temperatura includono valvole, turbine, iniettori, accenditori e collettori per motori a razzo liquido. Attualmente, oltre il 50 percento della massa dei motori aeronautici avanzati è costituita da superleghe a base di nichel.
Il rapporto forza-peso è un altro indicatore chiave e le leghe di titanio sono state ampiamente utilizzate nel campo aerospaziale grazie alle loro eccellenti caratteristiche di resistenza alla corrosione e alla temperatura, nonché all'eccellente resistenza specifica, e hanno attirato l'attenzione nel campo della produzione additiva . In particolare, Ti6Al4V è una lega comune per carrelli di atterraggio, telai di cuscinetti, parti rotanti, dischi e pale di compressori, serbatoi di propellente criogenico e molti altri componenti aerospaziali. Ti6242 può essere utilizzato per pale di compressori e parti di macchinari rotanti e le leghe TiAl possono essere utilizzate per tali pale di turbine.
Sebbene meno resistenti rispetto alle leghe di titanio, le leghe di alluminio hanno un buon rapporto resistenza/peso e sono un materiale aerospaziale comune e maturo. Le leghe di alluminio per la produzione di parti con produzione additiva includono le serie 1xxx, 2xxx, 4xxx, 6xxx e 7xxx basate su elementi in lega, molti dei quali possono essere fabbricati utilizzando processi di produzione di additivi allo stato solido come la saldatura ad attrito e la saldatura a ultrasuoni. Le leghe di alluminio attualmente utilizzano processi di deposizione di energia e letto di polvere per ridurre le crepe e i tipi stampabili includono AlSi10Mg, F357, A205, 7A77, 6061-RAM2, Scalmalloy, ecc. Tuttavia, le leghe di alluminio presentano anche molti svantaggi, come un alto -Anche le prestazioni di temperatura, i problemi di riparazione della saldatura e la scarsa resistenza alla criccatura da tensocorrosione delle leghe di alluminio ad alta resistenza sono comuni.
Rispetto al titanio o alle superleghe, l'acciaio inossidabile ha un buon rapporto resistenza-peso, resistenza alle alte temperature e costi inferiori, quindi è ampiamente utilizzato nella produzione di componenti di aeromobili e veicoli spaziali. L'acciaio inossidabile presenta un'elevata resistenza alla corrosione, all'ossidazione e all'usura nell'ambiente giusto e può essere utilizzato nella produzione di motori e sistemi di scarico, componenti idraulici, scambiatori di calore, sistemi di carrelli di atterraggio e giunti strutturali. Nel settore aerospaziale vengono prodotti cerniere, elementi di fissaggio, carrelli di atterraggio e altri componenti per aeromobili. Gli acciai inossidabili che possono essere utilizzati per la stampa 3D di metalli includono l'acciaio austenitico 316L e l'acciaio 17-4PH indurente per precipitazione, tra gli altri. Nonostante i suoi numerosi vantaggi, l'acciaio è relativamente denso e facile da formare attraverso le tecniche convenzionali e l'uso della produzione additiva di metalli per realizzare parti in acciaio inossidabile ha applicazioni limitate nel settore aerospaziale.
La produzione additiva non deve essere limitata a un singolo metallo, può creare strutture bimetalliche e multimetalliche personalizzate. Il materiale può essere aggiunto in modo discreto al progetto per ottimizzare le proprietà termiche o strutturali, come la forma di rivestimenti strutturali, flange, sporgenze o altre caratteristiche per ottimizzare il peso dell'intero sottosistema. Inoltre, possono essere fabbricati anche materiali di transizione in metallo o funzionalmente classificati.