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3D打印技術(shù)最初被用作生產(chǎn)原型零件的手段。材料擠壓成型技術(shù)（ME），是基于ASTM美國材料測試協(xié)會標準的添加制造技術(shù)之一。
熔融沉積成型（FDM）或熔絲制造（FFF）是一種應(yīng)用較為廣泛的材料擠壓成型技術(shù)。在該制作過程中，熱塑性的3D打印細絲被送入加熱的噴嘴，塑料被噴嘴處的高溫熔化。然后，熔化的塑料從噴嘴擠出，通過控制噴嘴的移動來控制打印的形狀，通過融合擠出的絲來形成層，再經(jīng)層與層之間融合形成3D打印的樣品。為了保證樣品的精度，必須嚴格控制制作溫度，以便能夠在不過度加熱的情況下使相鄰的線和線進行融合。過熱將導(dǎo)致材料的降解和失去幾何控制，最終導(dǎo)致打印模型的失敗。也正是由于這個原因，3D打印技術(shù)能加工的材料有限。
材料擠壓成型技術(shù)的純塑料打印技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了幾十年，并且有大量的商業(yè)機器來進行制作。然而，使用材料擠壓成型技術(shù)的復(fù)合材料的3D打印技術(shù)仍然是相對較新的研究領(lǐng)域。
有大量研究證明，為了改善打印的零件的機械性能或?qū)崿F(xiàn)一些特殊功能，可以向打印線材中添加不連續(xù)纖維和顆粒增強材料。雖然3D打印的短纖維增強聚合物復(fù)合材料在性能上比純塑料有顯著改善，但機械性能遠不如連續(xù)纖維增強復(fù)合材料。由于纖維具有比基體高得多的比剛度和比強度，所以設(shè)計復(fù)合材料部件使得載荷主要由纖維承受和傳遞是非常有效的。為了促進這一設(shè)計理念，保持纖維的連續(xù)性至關(guān)重要。因此，與短纖維復(fù)合材料相比，連續(xù)纖維增強復(fù)合材料的3D打印具有實現(xiàn)更高性能的潛力。
Christian等人（1998年）開發(fā)了一種將材料擠壓成型技術(shù)與熱塑性絲束鋪放相結(jié)合的工藝。此后，在這一領(lǐng)域研究人員進行了大量研究，制備技術(shù)和工藝也在逐步完善。此前，復(fù)合材料3D打印技術(shù)的發(fā)展已由單純的塑料制作發(fā)展成為包含聚合物、金屬和陶瓷基復(fù)合材料的制作工藝。除了力學(xué)性能方面的改進，其他功能方面也獲得了改進，如光學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)和生物醫(yī)學(xué)等，這些都是通過添加增強物實現(xiàn)的。
近些年來，一些其他打印類型的3D打印機相繼問世，其中包含了更為先進的光固化打印技術(shù)、激光燒結(jié)技術(shù)等。這類的打印機的出現(xiàn)使得3D打印技術(shù)向著更加完善的方向邁進，其打印的原理與材料擠壓成型技術(shù)有著本質(zhì)上的區(qū)別。通過激光高能量的特點使其在同一高度位置的樹脂材料迅速凝固，再進一步通過層與層之間的粘連形成樣品，這與材料擠壓成型技術(shù)相比打印速度獲得了很大程度的提升，不過也對所能制作的材料提出了更高的要求。
受女王鳳凰螺殼的內(nèi)部微觀交叉疊層結(jié)構(gòu)的啟發(fā)，以非連續(xù)的短碳纖維作為增強相的尼龍作為基體的復(fù)合材料作為原材料，利用可編程的3D打印技術(shù)制備了具有不同層間夾角的仿生交叉疊層結(jié)構(gòu)樣品。通過實驗測試結(jié)果、理論分析以及有限元數(shù)值模擬分析得到了仿生交叉疊層結(jié)構(gòu)的強韌化機制，并由此提出基于該種結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計策略，有望在航空航天、軍事國防領(lǐng)域得到應(yīng)用。
近年來，研究人員受天然生物結(jié)構(gòu)材料（如貝殼、螳螂蝦和鳥頭骨）的啟發(fā)，通過模仿這些生物材料的精細層次微觀結(jié)構(gòu)，設(shè)計并獲得了一系列輕質(zhì)仿生結(jié)構(gòu)材料，為高性能復(fù)合材料的設(shè)計和性能優(yōu)化提供了一條新的途徑。
但是當這種具備高強高韌的輕量化結(jié)構(gòu)材料超過其載荷極限時，內(nèi)部就會產(chǎn)生損傷，進而發(fā)生災(zāi)難性破壞，導(dǎo)致材料的失效。自修復(fù)材料的設(shè)想可以追溯到二十世紀六十年代，然而受制于當時的技術(shù)，導(dǎo)致自修復(fù)材料的突破與進展在進入21世紀才得以凸顯。
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