碳纤维/聚酯复合材料应用于3D打印,既可以发挥碳纤维/聚酯复合材料的性能优势又能发挥3D打印技术的成型优势。本课题旨在开发一种碳纤维增强的聚酯复合材料、适用于3D打印设备的高分子丝材的关键制备技术,以及该材料的应用。采用工程塑料聚酯PET为高分子基体,对聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）进行改性和制备加工工艺的优化,通过碳纤维增强其机械性能。本课题的开展拓展了碳纤维/聚酯复合材料在3D打印领域的应用,丰富了3D打印高分子丝材系列产品的种类,为市场提供一款新型打印材料,为3D打印在工程领域的应用提供一种功能材料,同时为3D打印制件赋予更高的功能性,将推动3D打印技术在工程方面的新应用成为可能。本课题选用PET作为基体材料,将碳纤维与PET进行复合,通过对复合材料挤出工艺的探索,制备出一种基于碳纤维增强聚酯的适用于3D打印设备的高分子丝材。具体内容如下:1.选用熔融堆积成型（FDM）3D打印技术,研究打印过程中打印机的参数对聚乳酸材料拉伸强度的影响。主要研究的打印参数为:打印温度、打印速度以及风扇开关。实验结果表明:在沿X轴打印的情况下,当打印温度为200℃时,材料的拉伸强度较好,达到47.9 MPa;在沿Z轴打印情况下,当打印温度为205℃时,材料拉伸强度较好,为25.1 MPa;两种打印方向结果都显示打印速度为20 mm/s时拉伸强度较好,打印速度为40 mm/s时由于结晶情况较差影响拉伸强度;风扇风量为0时,材料的拉伸强度更高。影响FDM 3D打印件性能和外观的因素很多,只有在排除打印机参数干扰的前提下,才能充分研究材料的配方对3D打印的影响,在本章的结果可以在后续的研究中最大可能排除设备选择或者设置参数变化对于材料配方的影响。2.选用PET作为本论文中复合材料的基体材料,通过添加聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、相容剂、增韧剂和成核剂制得适用于FDM 3D打印的PET丝材。结果表明,当PET:PBT为7:3（质量比）时,熔体流动速率最低;过多相容剂在螺杆进料口易架桥,不利于螺杆挤出;当增韧剂含量为15份时,材料能够正常打印,样条无翘曲且表面光滑,此时材料的拉伸强度、弯曲强度及冲击强度分别为26.0 MPa、46.0 MPa和50.4 k J/m2;添加0.5份滑石粉的力学性能改善效果更佳。3.选用碳纤维粉对聚酯材料进行改性,制备出适用于熔融沉积3D打印用碳纤维复合高分子丝材。研究了不同长径比的碳纤维粉和不同含量碳纤维粉对聚酯基材的增强效果,讨论了3D打印样条的力学性能及摩擦磨损性能。结果表明:1)当碳纤维添加5份时,长径比短的碳纤维对复合材料拉伸强度增强效果最好,为27.2MPa;碳纤维含量从5份增至15份,材料的拉伸强度降低。2)碳纤维/聚酯复合材料的摩擦系数随着碳纤维的长径比增加而增大,磨痕宽度随碳纤维长径比的增大而减小;碳纤维/聚酯复合材料的摩擦系数随碳纤维含量增大表现出先增大后减小趋势,磨痕宽度随碳纤维添加量增大而增大,碳纤维的添加份数为15份时磨痕宽度最大,达到14.97 mm。4.对碳纤维/聚酯复合材料在熔融沉积成型过程中翘曲变形进行分析。当碳纤维含量一致时,碳纤维长径比越小,其复合材料的打印制件越不容易发生翘曲。复合材料打印件的翘曲高度随碳纤维含量的增大而减小。通过建立理论模型分析影响翘曲变形量的主要参数,模型分析发现:影响翘曲变形量的参数主要有制件的线性长度L、丝材的线收缩常系数α、玻璃化转变温度Tg、成型室环境温度Te、打印层数n、打印层厚Δh。在打印机底板使用胶可以增加了打印件与底板的附着力,从而达到减小翘曲的目的。