图3 材料挤压成形增材制造示意

材料挤压也被称为熔融长丝制造 (Fused Filament Fabrication，FFF)，是最受3D打印业余爱好者欢迎的工艺之一。专有术语熔融沉积建模（Fused Deposition Modeling，FDM）由 Scott Crump 在20世纪80年代后期创造，并于1990年由 Stratasys 公司商业化。随着这项技术的专利到期，现在有一个名为 RepRap 的大型开源开发平台，以及其他商业和 DIY 群体开始使用这种3D打印技术，这导致了可观的价格下降。

可以用来挤压打印的材料种类繁多，最受欢迎的是热塑性塑料，例如丙烯腈丁二烯苯乙烯 (ABS)、聚乳酸 (PLA)、高抗冲聚苯乙烯 (HIPS)、热塑性聚氨酯 (TPU)、脂肪族聚酰胺 (俗称为尼龙），以及最新的高性能塑料，像聚醚醚酮 (PEEK) 或聚醚酰亚胺（PEI）。此外，可以使用这种挤压3D打印技术材料的还有陶瓷、混凝土和巧克力等糊状材料。但是，材料挤压技术受尺寸精度限制，并且具有很大的各向异性。

由于FDM技术可以为3D打印机配备多个挤压头，以加快制造过程或具有打印多材料功能，这使得制造复合材料成为可能。复合长丝制造 (Composite Filament Fabrication，CFF) 就是其中之一。CFF是由Markforged公司发明的，它使用两个打印喷嘴。一个喷嘴按照典型的材料挤出工艺运行，它铺设塑料细丝以形成零件的外壳和内部矩阵；第二个喷嘴在每一层上连续地沉积复合纤维束（由碳、玻璃纤维或凯夫拉尔Kevlar 制成）。这些3D打印部件内部的连续复合纤维束，为构建物体增加了与金属制成的部件相媲美的强度。除了将复合材料用于坚固的零件外，如何铺设也会影响零件的强度。Markforged 公司提供了两种铺设方法：各向同性纤维填充和同心纤维填充。

复合材料也可以在仅配备一个挤压头的机器上用材料挤出技术3D打印出来，唯一的条件是有足够的基础材料（热塑性塑料）来保证层之间的熔合。因此，在一根长丝中混合两种材料使得3D打印木材（将木颗粒嵌入PLA 中）、金属（将金属颗粒嵌入热塑性塑料中）甚至碳（将碳纤维嵌入热塑性塑料中）成为可能。

FDM技术最常见的应用是打印电器外壳、形状和配合测试、夹具和固定装置以及熔模铸造模型。

2.4  黏结剂喷射

黏结剂喷射增材制造技术使用两种材料：粉末和黏结剂，它将黏结剂沉积在粉末材料的薄层上。黏结剂通常是液体，用作粉末的黏结剂。粉末材料是陶瓷基的（例如玻璃或石膏）或金属（例如不锈钢）。在黏结剂喷射3D打印过程中，3D打印头在构建平台X轴和Y轴上水平移动，沉积黏结剂液滴，以类似于在纸上打印墨水的2D打印机的方式打印每一层。当一层完成时，支撑打印物体的粉末床的平台会向下移动，一层新的粉末散布到构建区域上。该过程逐层重复，直到所有部分完成。打印后，零件处于生坯或未完成状态，需要经过额外的后期处理后才能使用。通常还添加浸润剂物质，以改善零件的力学性能。浸润剂物质通常是氰基丙烯酸酯黏结剂（在陶瓷的情况下）或青铜（在金属的情况下）。另一种策略是将处于生坯状态的工件放入烘箱中以实现物质颗粒的烧结。有趣的是3D打印一词最初是指将黏结剂材料一层一层地沉积到粉末床上的过程，该粉末床上带有类似喷墨打印机的头，如图4所示。