一般而言，激光快速成型需要用高功率的激光照射試件表面，融化金屬粉末，形成液態的熔池，然后移動激光束，熔化前方的粉末而讓后方的金屬液冷卻凝固。周邊需要有送粉裝臵、惰性氣體保護、噴頭控制等來配套。
金屬材料的3D打印制造技術之所以難度大，是因為金屬的熔點比較高，涉及到了金屬的固液相變、表面擴散以及熱傳導等多種物理過程。需要考慮的問題還包括，生成的晶體組織是否良好、整個試件是否均勻、內部雜質和孔隙的大小等等。另外，快速的加熱和冷卻還將引起試件內較大的殘余應力。為了解決這些問題，一般需要在多種制造參數配合，例如激光的功率和能量分布、激光聚焦點的移動速度和路徑、加料速度、保護氣壓、外部溫度等等。
在所有金屬合金中，鈦合金尤其受到重視。因為鈦合金密度低、強度高、耐腐蝕、熔點高，所以是理想的航天航空材料。但是由于鈦合金硬而且脆，所以不宜用切割和鑄造的方式來成型。反而是由于它導熱率低，在加熱時熱量不會發散引起局部變形，比較適合利用激光快速成型技術。最后，鈦合金材料價格高，利用3D打印技術能夠在減輕飛行器重量的同時節省原材料的成本。
圖表1：激光快速成型技術制作金屬零件
圖表2：快速加熱和冷卻導致了試件內的殘余應力
圖表3：鈦合金、不銹鋼和鋁合金的性能對比
針對金屬材料的3D打印，歷史上在不同的研究所里演化出了很多種不同的技術種類，但是基本的原理可以說大同小異。這些技術大多開始于90年代中期，晚于以樹脂和塑料為原料的FDM、SLA和SLS等技術。我國差不多也在同期開始了此方向的研究。
激光成型的零件在靜態力學性能上不比鍛壓的差，但由于加工時間很長，外界擾動會造成宏觀結構上不均一，疲勞性能上還存在差距。
圖表4：激光快速成型技術制作金屬零件的技術
圖表5：世界各地的金屬3D打印公司
3DSystems作為世界上市值最大的3D打印公司，有sPro?125/250DirectMetal兩款金屬材料打印機產品，使用的是用激光燒結金屬粉末層的技術，最大的加工尺寸為250×250×320mm，可用的材料包括不銹鋼、鈦、鈷鉻合金及工具鋼等。在40余種的產品型號中，直接金屬制造的打印機產品仍屬少數。
3DSystems在今年7月份以1500萬美元收購了法國的PhenixSystems（EPA:ALPHX）81%的股份。這家公司2000年成立，所提供的3款3D打印設備的技術路線也是通過激光來燒結層層鋪疊的金屬粉末，最大零件尺寸250×250×300mm。金屬粉末利用自己公司的專利技術生產，包括不銹鋼、非鐵合金和貴金屬等，同時也可以使用SINT-TECH公司提供的馬氏體鋼和鉻鈷合金粉末。除了機械零部件外，所制造的設備還可應用于生產無鎳鈷鉻的假牙。2012年收入380萬歐元，其中在法國收入149萬歐元，法國以外收入231萬歐元，營業利潤為虧損202萬歐元。
圖表6：PhenixSystems設備的技術流程
ArcamAB是一家瑞典企業，于1997年成立，在NASDAQOMX斯德哥爾摩上市（STO:ARCM），在美國、意大利、中國和英國設有辦公室。與其他公司不同，該公司采用的是電子束快速成型技術而非激光快速成型。與激光相比，電子束的能量更大，因此融化金屬粉末的速度更快；對于表面反光的零件，電子束更有優勢；另外，電子束的能量轉換效率高，更節省能源。總體而言，制造出的零件質量更高。但是，電子束的缺點在于需要在真空環境中使用，比起激光所需要的惰性氣體保護，要求更為復雜；電子束槍的使用沒有激光器方便。#p#分頁標題#e#
ArcamAB公司的2款打印機產品主要針對的是航天工業和外科整形市場，能制作的最大零件尺寸為200×200×180mm，同時提供多種型號的鈦合金粉末和鈷鉻合金粉末。在外科整形市場上，ArcamAB公司自2007年以來，在全球已提供了3萬件以上的植入物。
今年上半年公司實現收入9210萬瑞典克朗（約合1414萬美元），同比增長80%。凈利潤760萬瑞典克朗（約合117萬美元）。
圖表7：電子束快速成型技術示意圖
總部位于美國的ExOne公司成立于2005年，從母公司ExtrudeHone獨立，今年2月份在納斯達克IPO（NASDAQ:XONE）。
Exone公司提供兩種增材制造系統，分別用來打印砂型和金屬零件，技術分別起源于德國一家叫做Generis和MIT。砂型的尺寸最大能夠做到1800×1000×700mm，而金屬的尺寸能夠做到780×400×400mm。其所采用的是最早被稱作“3D打印”的技術，即用噴頭在砂型或者金屬粉末中打印粘接劑，掃描成型。對于金屬材料，將打印出的模型去掉多余部分，然后在爐中加熱去除粘接劑，同時融化金屬粉末使之粘結，必要時進行二次加熱去除材料中的空隙。除了沙子和金屬外，還可以制作玻璃制品。
在制造設備的同時，ExOne還提供打印服務和解決方案。2012年ExOne總共賣出了13套系統，在全世界共設立有6家服務點。今年上半年，實現收入1720萬美元，同比增長132%，虧損700萬美元。另外，還有一家在歷史上有名的金屬3D打印公司叫做AeroMet。它于1997作為MTS的子公司成立，合作方包括JohnsHopkins大學和PennState大學等，開發的鈦合金激光快速成型技術被稱為Lasform，與多家航空設備公司進行過合作開發，持續收到政府部門資助和企業訂單。所采用的技術能夠制成的零件尺寸達到2400×900×225mm。但是由于零件的疲勞性能仍然差于鍛件，同時成本過高，無法批量裝備，隨著不少型號的飛機陸續結束試制階段，最終AeroMet在2005年被關閉。
作為3D打印公司的龍頭Stratasys，目前并未有能夠制造金屬的產品，但是他們表示將通過并購等方式進入到此領域。而SigmaLabs是一家由LosAlamos國家實驗室的科學家成立的公司，在OTC市場上交易，提供3D打印技術的軟件平臺，目前正在與GE合作開發金屬零部件的打印技術。
圖表8：AeroMet的惰性氣體保護箱能夠支持較大的零件成型
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