Научная проблема состоит в разработке научных основ синтеза сплава при одновременном плавлении нескольких проволок, порошков или комбинации порошка и проволоки с помощью лазерного, дугового или плазменного источника тепла.
Синтез осложнен скоростью проходящих процессов нагрева, диффузии и охлаждения, что приводит к неравновесности химических, физических процессов, а также необходимостью получения прогнозируемой формы наплавленного металла с отсутствием дефектов.
Также, процесс прямого выращивания позволяет изготавливать изделия с высокой скоростью, в то время как структура материала становиться грубее, что негативно сказывается на механических свойствах. Использования вибрационных, в том числе ультразвуковых колебаний в процесс синтеза изделия способствует измельчению структуры, а следовательно и повышению эксплуатационных характеристик.
Известно, что введение азота положительно влияет на длительную прочность жаропрочных сталей и никелевых сплавов, содержащих титан, значительно увеличивая время до разрушения при температурах испытания 700-1200 °С.
Это достигается вследствие образования стабильных нитридов компактной формы, которые не растворяются до температуры плавления сплавов и обеспечивают высокий уровень свойств.
Научная значимость обуславливается фундаментальностью подхода, в котором фактически синтезируется и конструкция(деталь) и ее материал, то есть обеспечением возможности получения готового изделия сложной формы, фазовый и структурный состав которого получить другим способом невозможно. Примером может являться синтез железо-алюминиевых, никель-алюминиевых интерметаллидных материалов.