钛合金是以钛为基础加入其他元素组成的合金。1954年美国研制成功的Ti-6Al-4V合金，是第一个实用的钛合金，由于它的耐热性、强度、塑性、韧性、成形性、可焊性、耐蚀性和生物相容性均较好，而成为钛合金工业中的王牌合金。
不过由于钛合金在焊接等加工工艺上存在极大的难度，其一般只用于作战飞机等国防高技术武器中，以美国的第五代战机F22来说，使用了41%的钛合金，复合材料24%，铝合金只有15%。
而中国的战机钛合金比例也一直在不断提高，歼8用钛合金很少是2%，歼10用钛合金4%，而到了歼11钛合金用到15%，可以说从第四代战机开始，基本上是一架钛合金+复合材料的飞机。
大型整体钛合金结构件用量的高低已成为衡量国防装备技术先进性的重要标志之一。传统的钛合金零件制造主要依靠铸造和锻造，其中铸造零件易于大尺寸制造，但重量较大且无法加工成精细的形状。锻造切削虽然精度较好，美国F-22战机主要承力部件便是大型铸造钛合金框。但是零件制造浪费严重，原料95%都会被作为废料切掉，而且锻造钛合金的尺寸受到严格限制。
航空钛合金件锻造技术
传统飞机钛合金大型关键构件的制造方法是锻造和机械加工。先要熔铸大型钛合金铸锭、锻造制坯、加工大型锻造模具，然后再用万吨级水压机等大型锻造设备锻造出零件毛坯，最后再对毛坯零件进行大量机械加工。整个工序下来，耗时费力，总花费要高达几十个亿，光大型模具的加工就要用一年以上的时间，要动用几万吨级的水压机来工作，要大量供电，甚至需要建电厂。
所以美国为了可以更好更快地制造钛合金结构件，提出了激光成型技术，“一束激光，有规则地在金属材料上游走，制造出飞机上任意一种复杂形状的大型零件，宛如‘变形金刚’”——激光成形即为广义上“3D打印”技术的一种，术语称之为增量制造。
激光成形技术：先对零件的CAD模型进行切片处理，将零件的网格模型按一定厚度分层离散成一系列类似计算机灰度图像的2D轮廓数据；然后基于轮廓数据生成可控制激光运动的数控驱动程序，从而驱动激光自底向上逐层熔覆沉积金属粉末；终获得组织致密、高性能的“近净形“零件。
完整的激光快速成形制造流程如图所示。
该项技术打破传统去除材料或变形的制造模式，采用“离散+堆积”的增材制造思想，由CAD模型一步完成构件的制造，具有无需模具、几何形状复杂度无限制、加工周期短、制造成本低、柔性高、综合性能优异等显著优势。
但美国在上世纪90年代，试验了一个F/A-18C战斗机激光3D打印零件之后，就在这项技术上始终没法获得比较大的技术突破，据资料显示，这架F/A-18C战斗机的零件出现了明显的裂缝，显示其结构强度远远达不到飞行要求，
2005年，美国从事钛合金激光成型制造业务的商业公司Aeromet由于始终无法生产出性能满足主承力要求的大尺寸复杂钛合金构件，没能实现有价值的市场应用而倒闭。美国的其他国家实验室也无法攻克这一难题，只能进行小尺寸钛合金部件的打印或进行钛合金零件表面修复。
可以说，直到如今，美国依然没有成功掌握大型复杂整体构件激光成形技术。
中国的钛合金激光成形技术起步较晚，直到1995年美国解密其研发计划3年后才开始投入研究。早期基本属于跟随美国的学习阶段，不过却后来居上。
来自北京航空航天大学的王华明教授率先掌握了飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术。王华明教授1989在在中科院金属研究所读博士后，采用激光熔凝手段修复发动机叶片，发现修复后的叶片性能比原来好。因为激光熔凝处理会使材料瞬间达到高温，再快速冷却，金属内部的晶粒就会非常细小，化学成分更均匀，性能自然更好。当时王华明教授就心想，如果运用激光熔凝技术制造叶片，跟传统方法相比就会有质的提升。
王华明在测量激光成型零件尺寸
这一想法始终萦绕在他脑海，经过20多年的努力，王华明教授探索了一种做“加法”的高性能金属零件制造方式——通过计算机控制，用激光将合金粉末熔化，并跟随激光有规则地在金属材料上游走，逐层堆积直接“生长”，直接根据零件CAD模型一步完成大型复杂高性能金属零部件的“近终成形”制造。
王华明的这项研究成果使得中国成为迄今世界上唯一掌握高性能大型金属零件激光直接制造技术并实现工程应用的国家。
王华明（右二）和团队成员查看3D打印的整体叶盘的质量
这项技术可以制造出飞机上任意一种复杂形状的大型零件，激光钛合金成形技术由于采用叠加技术，它节约了90%十分昂贵的原材料，加之不需要制造专用的模具，原本相当于材料成本1~2倍的加工费用现在只需要原来的10%。加工1吨重量的钛合金复杂结构件，粗略估计，传统工艺的成本大约是2500万元；而激光3D焊接快速成型技术的成本仅130万元左右，其成本仅是传统工艺5%。
更重要的是，许多复杂结构的钛合金构建可通过3D打印一体成型，节省工时，还大大提高材料强度。
F-22的钛合金锻件如果使用中国的3D打印技术制造，在强度相当的情况下，重量最多可以减少40%，变得更加灵活。
王华明教授曾在一次讲座上说过，在中国没有这项技术之前，中国在研的一款飞机所需双曲面窗框只有欧洲一家公司能做，周期2年，先付200万美元模具费，而且零件非常贵。但是，中国有了这项技术之后，55天就做好了，装上了飞机，比欧美造的好。
王华明教授表示，同美国制造F-22使用的技术比较就能更加显示这项技术的厉害，F-22的超大型复杂钛合金构件，美国没有技术一次性成形，就分拆成三个铸件，然后焊接在一起。而中国现在可以使用新技术一次性成形。经过焊接在一起的大型构件的耐疲劳度就要差很多。
他更自豪地表示，飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术，中国至少领先了美国5年。
目前，激光3D成形技术具备了使用激光成形超过12平方米的复杂钛合金构件的技术和能力，已经用激光直接制造30多种钛合金灯大型复杂关键金属零件。
中国歼-15、歼-31和歼-20战斗机都使用了激光3D打印技术。
除此之外，这项技术也已经成功投入了多个国产航空科研项目的原型机和批产型号的制造中，比如C-919客机的大型机头整体件和机鼻前段。还运用在许多高精尖武器设备之上，如在东风XX等3种导弹，遥感24等2种卫星，涡扇13等3种航空发动机和1型燃气轮机等重点型号中获得工程应用并发挥关键作用。
而FC-31战机至少有4个激光成型“眼镜式”钛合金主承力构件加强框，FC-31由于不需采用角盒、角片、螺栓、铆钉、销子等连接件和紧固件，装配工艺和工装也大幅度简化，前机身制造装配周期可缩短30%以上。飞机前机身整体结构通过增材制造工艺加工成形可谓是飞机生产制造技术的一个重大突破。激光增材制造成形技术生产飞机后机身“眼镜框式”钛合金整体加强框是鹘鹰飞机结构设计的得意之作。
总结来说，这项技术具有以下优势：
（1）无需大型锻造工业装备、大型锻造模具及制坯模具制造、
（2）高性能金属材料制备与大型复杂零件“近终成形”一体化、
（3）构件综合力学性能优异、材料利用率高、加余量小、
（4）制造周期短、成本低等独特优点，是一种“变革性”的短周期、低成本、数字化、精密成形技术，为飞机、发动机钛合金、超高强度钢、高温合金等高性能、难加工大型复杂整体关键构件的制造提供了新途径。
最后，王华明教授“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术”项目还荣获了国家技术发明一等奖。但王华明教授并没有止步于此，他的目标是3D打印技术生产出一架飞机大部段的愿望即将实现。