热塑性高分子复合材料以其优越的产品性能、优良的加工性能和可再生性被越来越多地应用，己经成为持续展开深层次研究的的焦点和热点。短纤维对基体性能提高有限，不能用作结构件；中长纤维对基体性能提高幅度较大而且加工方法多样；连续纤维对基体的性能提高幅度更加显著，但是其成型方法还要进一步开发。
经过多年来的发展，增材制造技术正在对诸多行业产生深刻影响，并且有可能发展成为“第四次工业革命”。以熔融沉积（FDＭ）工艺为代表，以挤出为基础使用高分子材料的3D打印技术己经广泛用于各个领域，展现出了巨大的潜力。但是在理论研究上，对于其主要的成型机理，例如不同物料3D打印机理、层间粘结机理等，并没有进行深入的研究；同时在实际应用上，其制品的性能，如强度、表面质量等，还不能达到注射成型等传统工艺的水平。3D打印技术本身虽然存在一些尚未解决的问题，但是不需要模具、可以成型复杂形状、成型周期短等特点都是其他传统工艺无法比拟的。根据现有的研究资料和实际应用来看，FDＭ成型过程中会在打印方向对纤维进行取向，同时可以根据负载施加特点在零件内部任意位置铺设纤维增强材料，这可以成为两个领域的结合点。
研究拟以聚乳酸（PLA）作为基体材料，使用玻璃纤维作为增强材料进行复合材料3D打印成型。通过研究、分析玻璃纤维增强聚乳酸复合材料对熔融沉积成型工艺零件性能的具体影响，为3D打印设备设计、工艺参数设定等方面提供依据。最终通过3D打印得到性能提高的复合材料。研究内容：
- 3D打印设备的研究根据纤维复合材料在3D打印喷嘴处的流动机理，基于ANSYS软件模拟结果及发散型喷嘴设计原理，设计并加工一组适用于实验用3D打印机的新型喷嘴，该设备具有安装简单，可重复性制造、极大程度缓解打印过程中喷嘴堵塞的现象。设计不同直径喷嘴，不同长度分散段，从而比较出喷嘴的优劣。该设备的特征是具有增压及分散流道，使复合材料通过相同位置时所受到的阻力小，从而减少堵塞的发生，同时纤维能够得到很好的分布及取向。此外，通过研究喷嘴直径、分散段长度及角度等特征参数，对3D打印制备的复合材料进行研究比较，以便指导此类复合材料3D打印设备的正确设计
- 材料组成及3D打印耗材制备工艺对玻璃纤维增强聚乳酸复合材料性能的影响通过对材料组成和3D打印耗材制备工艺参数的研究，具体包括：玻璃纤维含量、偶联剂含量、相容剂含量以及挤出制备温度、螺杆转速等，探明材料组分及耗材制备技术对玻璃纤维增强聚乳酸复合材料力学性能和微观结构的影响，并和理论分析对比；通过系统研究，确定优化的材料组成及3D打印耗材制备工艺
- 3D打印设备及工艺参数对玻璃纤维增强聚乳酸复合材料性能的影响通过对3D打印设备喷嘴及工艺参数的研究，具体包括：喷嘴直径和喷嘴流道结构等；工艺参数包括：3D打印速度、3D打印温度及3D打印路径等，探明3D打印设备结构及工艺参数对玻璃纤维增强聚乳酸复合材料力学性能和微观结构的影响，并和理论分析对比分析；通过系统研究，确定优化的喷嘴结构和打印工艺