1、纤维增强热固性树脂复合材料3D打印

目前，纤维增强热固性树脂复合材料 3D 打印主要包括分层实体制造（LOM）工艺、立体光固化（SL）工艺以及三维打印（3DP）工艺等。

（1）纤维增强热固性树脂复合材料LOM工艺

利用 LOM 技术进行纤维增强复合材料制造，需预先将纤维 / 树脂预浸丝束并排制成预浸带，预浸条带经传送带送至工作台，激光沿三维模型每个横截面的轮廓线切割预浸带，逐层叠加、固化，实现三维产品的制造。将连续玻璃纤维与环氧树脂制备成的预浸条带应用于 LOM 打印成型三维实体零件，零件纤维与基体形成良好的界面性能，零件抗拉强度达到 700MPa 左右。

（2）纤维增强热固性树脂复合材料SL工艺

利用 SL 技术进行纤维增强树脂基复合材料制造，成型过程中在试件中间层加入一层连续纤维编织布，在光敏聚合物发生聚合反应转变为固体过程中，将纤维布嵌入到树脂基体中形成复合材料零件。在光固化过程中将单层的非纺织布玻璃纤维嵌入到丙烯酸基光敏聚合物中光固化成型复合材料零件，零件的抗拉强度为 55MPa，略高于纯丙烯酸酯光固化件的 37MPa。

另一种是将短纤维混合在液态光敏树脂中，经紫外光扫描光敏树脂发生固化反应使短纤维与树脂复合在一起形成复合材料。将短玻璃纤维与丙烯酸基光敏聚合物混合通过光固化成型复合材料零件，零件的抗拉强度提高 33%，同时降低了后固化过程引起的收缩变形。

（3）纤维增强热固性树脂复合材料3DP工艺

美国哈佛大学研制了适用于3D打印的短切碳纤维增强环氧树脂基“墨水”，利用 3DP 工艺进行打印，再将打印好的部件进行加热固化成型试验，平均拉伸强度达到 66MPa，拉伸模量达到 24GPa。同时，研究者还通过控制喷嘴直径和纤维的长径比，使墨水在挤出流和剪切力作用下产生取向，实现了墨水取向的控制，获得了取向的纤维。

2、纤维增强热塑性树脂复合材料3D打印

现有纤维增强热塑性树脂复合材料 3D 打印工艺主要包括选区激光烧结（SLS）、熔融沉积成形（FDM）等工艺方法。

（1）纤维增强热塑性树脂复合材料SLS工艺

SLS 工艺采用激光按照一定的路径烧结粉末材料，逐层累加实现三维零件的制造。采用将该工艺进行复合材料零件的制造方法，通常采用短纤维为增强相，将短切纤维与热塑性树脂粉末混合制备成复合材料粉末，再将复合材料粉末烧结成复合材料实体零件。

德国 EOS 公司将碳纤维与 PA-12 通过物理混合的方式

制备成复合材料粉末 CarbonMide，作为 SLS 的原材料成功打印出复合材料零件并将其商业化通过氧化改性对碳纤维进行表面改性增加其与 PA-12 的界面结合性能，并通过化学沉降的方式制备成复合材料粉末，烧结成型的零件当纤维含量达到 50% 时，抗弯强度达到 115MPa 左右，比纯 PA-12 SLS烧结件增加了 114%，抗弯模量达到

4.7GPa 左右，增加了 243.4%。

（2）纤维增强热塑性树脂复合材料FDM工艺

FDM 工艺采用打印头加热熔融树脂丝材，再按照一定路径挤出堆积成型单层轮廓，最终层层累加成三维实体模型。将该工艺应用于纤维增强热塑性复合材料 3D 打印主要通过 3D 打印头挤出熔融树脂基体以及增强纤维，将纤维与树脂按照一定的路径堆积成型。根据纤维长度的不同，该工艺可分为短纤维 FDM工艺和连续纤维 FDM 工艺。

3、连续纤维增强热塑性复合材料3D打印工艺

（1）工艺原理与试验装备

一种连续纤维增强热塑性树脂复合材料 3D 打印工艺（CFRTPCs），其原理如图 以纤维干丝与热塑性树脂丝材为原材料，丝材通过送丝电机送入到 3D打印头中，在打印头内部加热熔融，熔融树脂在丝材推力作用下送入到喷嘴内部。与此同时，连续纤维通过纤维导管送入到同一个 3D 打印头内，穿过整个打印头在喷嘴内部被熔融树脂浸渍包覆形成复合丝材，浸渍后的复合丝材从喷嘴出口处挤出，随后树脂基体迅速冷却固化粘附在工件上层，使得纤维能够不断地从喷嘴中拉出。同时，在计算机控制下，X -Y 运动机构根据截面轮廓与填充信息按照设定路径带动打印头运动，复合材料丝不断从喷嘴中挤出堆积，形成单层实体；单层打印完成后，Z轴工作台下降层厚距离，重复打印过程，实现三维连续纤维增强热塑性复合材料构件的制造。该工艺的工作过程与 FDM 相似，不同点在于该工艺采用热塑性树脂与连续纤维为原材料，在打印头内部进行熔融浸渍，实现复合材料制备与成形一体化，可用于该工艺的热塑性树脂包括 PLA、ABS 与 PEEK 等，连续纤维包括碳纤维、玻璃纤维等。