综述：通过材料挤出实现纤维增强聚合物基复合材料的增材制造：关于丝材制备、打印、测试方法、应用及挑战的全面综述

《Advanced Engineering Materials》：Additive Manufacturing of Fiber-Reinforced Polymer Matrix Composites through Material Extrusion: A Comprehensive Review on Filament Fabrication, Printing, Testing Methods, Applications, and Challenges

3D打印技术通过精确控制材料组成、复杂几何结构及微观结构，推动制造业革新。针对聚合物基复合材料（PMCs）加工中机械性能不足的问题，本文系统研究了材料挤出工艺、短/连续纤维处理技术及其3D打印方法。重点分析了层高、填充密度、打印速度等关键工艺参数对材料性能的影响，实验表明连续纤维增强PMCs性能优于短纤维及基体材料。同时探讨了该技术在复合材料制造中的应用潜力及现存挑战。

　　

摘要

增材制造，即3D打印技术，通过使制造商能够精确控制材料成分、复杂几何形状和微观结构，彻底改变了制造业。尽管用于聚合物材料的3D打印技术已经研究了两十多年，但由于打印部件的机械性能不佳，其在高强度应用中的使用仍然受到限制。为了解决这一限制，人们开发了3D打印聚合物基复合材料（PMCs）的技术。本文综述了利用增材制造中的材料挤出工艺制造PMCs的方法，详细介绍了基体纤维的制备过程、纤维处理方式以及用于制造短纤维和连续纤维复合材料的各种3D打印技术。此外，还通过对关键打印参数（如层高、填充密度和图案、打印速度等）的影响进行讨论，对机械测试结果进行了仔细分析，以全面评估这些材料的性能。研究发现，连续纤维增强的PMCs优于短纤维增强的PMCs以及纯聚合物部件。本文还探讨了使用3D打印技术制造的聚合物基复合材料的各种应用及其在3D打印过程中遇到的挑战。

图形摘要

本文全面回顾了利用增材制造技术制造纤维增强聚合物复合材料（FRPC）的过程，包括纤维制备过程、相关挑战、短纤维和连续纤维FRPC的制造方法、它们的潜在应用以及在3D打印FRPC材料时遇到的挑战。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。