3D打印試件微觀結構的研究，證明了3D打印復合結構是非均質的，含孔隙結構。采用邊界效應模型（Boundary effect model，BEM）研究3D打印復合結構的斷裂性能。

3D打印參數的設置會影響試件最終的結構組成、孔隙率及非均質性，進而影響試件結合面間的強度、成型質量及力學性能。因此，工藝參數的設置是研究3D打印復合結構力學性能的關鍵。國內外眾多學者探究了工藝參數與3D打印復合結構力學性能的映射關系，并通過優化關鍵工藝參數來進一步提升3D打印復合結構的力學性能。

工藝參數對斷裂性能影響的研究

填充角度與打印方向

• J.Li等人：研究了填充角度為45°/-45°、0°/90°的水平打印以及垂直打印的ABS材料的SENT試件的斷裂性能。結果表明，將填充角度從45°/-45°改變到0°/90°，初始韌性增加，最終在垂直打印的試件中發現了最大的初始韌性。
• Kevin R.Hart等人：通過ABS材料的SENB試驗研究了層取向對斷裂性能的影響。結果顯示，層間的斷裂韌性大約比跨層間斷裂韌性低一個數量級。在層間斷裂過程中觀察到脆性行為，而在跨層斷裂過程中觀察到韌性行為。
• Majid R.Ayatollahi等人：制備了PLA材料的SCB試件，研究了四種不同填充角度（0°/90°、15°/75°、30°/?60°、和45°/45°）對3D打印PLA I型斷裂性能的影響。結果顯示，與其他填充角度相比，45°/45°填充角度的試件具有最高的斷裂載荷，塑性變形量最大，抗斷裂性能最高，而0°/90°試件的抗斷裂性能最低。
• Tait D.McLouth等人：研究了打印方向和填充角度對斷裂韌性的影響。通過對ABS的致密張力CT試件進行三點彎曲試驗，結果顯示，由水平打印變為垂直打印時，斷裂韌性增加了54%；在垂直打印的試件中，當填充角度從0°/90°變為45°/45°時，斷裂韌性降低了11%。
• M.Lorenzo-Ba?uelos等人：通過對聚丙烯的雙深缺口拉伸（DDEN-T）薄試件進行試驗研究了填充角度對斷裂參數的影響。使用斷裂方法（EWF）直接確定其斷裂參數。試驗結果表明，3D打印的試件中填充角度為0°時具有更好的斷裂參數，大約是其他填充角度（45°/45°和0°/45°/90°/45°）的兩倍。

層厚、層數與打印參數

• S.Garzon-Hernandez等人：采用有限元法研究了層厚、層數和填充角度三個打印參數對3D打印ABS試件力學性能的影響。結果表明，當孔隙率降低時，層厚減小，而當纖維沿縱向沉積時，其性能最高。此外，當層數增加時，由于纖維之間的鍵合界面增加，力學性能降低。
• J.M.Chacón等人：研究了構建取向、層厚和進料率對3D打印機生產的PLA試件力學性能的影響。結果顯示，側向打印的試件在強度、剛度和韌性方面均表現出最佳的力學性能。水平打印試件的力學性能隨層厚的增加先減小后增加，進料速率對拉伸和彎曲強度的影響不顯著。
• A.Nabavi-Kivi等人：采用30、50、70和90mm/s四種不同的打印速度，0°、15°、30°和40°的四種不同預制裂紋角制備ABS的SCB試件，采用EMC結合J積分方法對被試件的斷裂載荷進行預測。結果顯示，EMC-J準則可以很好地預測試驗斷裂載荷，用70mm/s打印的SCB試件的抗斷裂性高于其他打印速度。
• Parham Rezaeian等人：采用10、30、50和70mm/s的四種不同的打印速度制作ABS的SCB試件來研究3D打印試件的斷裂性能，選擇J積分的臨界值作為斷裂表征參數。結果表明，打印速度為70mm/s的制備試件具有最大的伸長率和抗斷裂性能。

其他因素對斷裂性能影響的研究

熱處理與層取向

• Kevin R.Hart等人：研究了熱退火對3D打印試件斷裂韌性的影響。結果表明，通過打印后退火和快速冷卻，可以增強打印后聚合物的斷裂韌性，而且用PLA制備的打印試件比ABS等類似的打印材料具有更高的層間韌性值。
• Iman Sedighi等人：
  • 研究層取向對PC試件斷裂行為的影響，制作了以0°、22.5°、45°、67.5°和90°的5個不同角度的缺口的SCB試件和CT試件。結果表明，3D打印的PC試件斷裂行為具有各向異性，最后，給出了不同方向的FDM樣品的I型斷裂韌性預測曲線，斷裂韌性范圍為1.93~2.37MPa.mm^0.5。
  • 通過對PMMA的SCB試件進行試驗，研究了支撐類型（輥、槽內輥及固定支架）對斷裂韌性的影響。試驗結果表明，棍子支撐類型得出的SCB樣品的KIC值與CT樣品幾乎相同，采用這種類型的支架可以達到幾乎無摩擦的條件。

模型與仿真研究

• R.Ghandriz等人：在有限元軟件中建立了各向異性粘結區模型，模擬了ABS材料以0°打印、90°打印和75°打印的單邊缺口彎曲試件斷裂過程。結果顯示，此各向異性內聚區模型能夠捕捉到不同層取向的附加制造ABS樣品的不同斷裂行為，揭示不同的裂紋擴展模式，仿真結果與試驗結果一致。
• Pietro Lanzillotti等人：使用混合模式I/II加載情況下的單邊缺口彎曲試件來研究燈絲沉積法對ABS試件斷裂性能的影響。結果表明，與經典沉積方式相比，在主應力方向上采用智能螺紋沉積這種方法，斷裂的最大載荷增加了20%，斷裂韌性增加了約30%，獲得了高達20%的機械強度。
• Pengfei Li等人：提出了一種考慮3D打印結構中沉積層取向的過渡層框架和彈性塑性各向異性斷裂模型。該模型可以根據層的取向來描述從準脆性斷裂行為向彈塑性斷裂行為的轉變。優化沉積層取向，可以大大提高抗斷裂性。

環境因素與材料性能

• Mohammad Reza Khosravani等人：在5℃-35℃范圍內研究了加速熱老化對3D打印零件力學性能的影響。結果顯示，無熱老化的0°層試件的強度是最好的，熱老化后的90°層試件的強度是最弱的。
• Anto Antony Samy等人：通過建立有限元模型，研究了各個打印參數對翹曲和內置殘余應力的影響。結果表明，層厚度從0.5mm減少到0.1mm，翹曲下降89%，殘余應力降低24%。與鋸齒形填充結構試件相比，線狀填充結構試件分別減少了16%翹曲和36%的殘余應力。

工藝參數優化與材料結構

• Pooja Patil等人：對PLA材料的3D打印工藝參數進行了多目標優化。結果顯示，三角形圖案、填充率為70%、打印速度為100mm/h和層厚取0.2mm是本研究的最佳參數。
• Md.Qamar Tanveer等人：研究了填充結構和填充密度對3D打印零件力學性能的影響。結果顯示，三角形填充結構單位面積有更多的接觸點，比其他填充結構更好。具有填充密度（100%）的試件有著更多的層間粘合，且由于較小的氣隙，更耐變形。
• M.S Irfan等人：利用PLA和短碳纖維（CF）填充PLA復合絲制造蜂窩芯結構，制造了圓形、正方形和六角形為核心蜂窩結構，以探索幾何效應對3D打印質量的影響。材料的孔隙度與結構有關，并與壓縮性能成反比關系。六角形核心結構具有最低的材料孔隙度，其抗壓強度最高。
• Chi Zhan等人：通過數字圖像相關和有限元仿真，研究了設計的可入蜂窩(H-ReH)的力學行為和變形機理。3D打印的HReHs由于其獨特的組合變形機制，表現出增強的比剛度、比初始屈曲強度、結構穩定性和比的能量吸收能力。

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