3D打印（增材制造）技术的普及，为碳纤维短切开辟了一个全新的应用蓝海。传统的纯聚合物3D打印件强度有限，难以用于功能件和结构件。而碳纤维短切增强线材的出现，彻底改变了这一局面，使得3D打印能够直接制造出高强度、高刚度的终端使用部件。
在FDM（熔融沉积成型）类型的3D打印中，碳纤维短切被预先混入线材基体（如尼龙PA、聚碳酸酯PC、聚醚醚酮PEEK）中。打印时，熔融的复合材料通过喷嘴挤出，碳纤维短切会沿着挤出方向发生取向。这种微观取向使得打印出的部件在沿着打印线条方向上具有极高的强度和模量，甚至接近金属的性能。
然而，将碳纤维短切用于3D打印也面临着技术挑战。首先是喷嘴磨损问题。碳纤维的硬度很高，普通黄铜喷嘴在打印几百克碳纤维短切线材后就会被严重磨损，因此必须使用红宝石或硬化钢喷嘴。其次是层间结合力问题。短切纤维的存在可能会影响层与层之间的熔合，导致Z轴强度较弱。针对这一问题，最新的研究采用了“融合打印”技术，即在打印后通过热压工艺对打印件进行二次处理，消除层间孔隙，显著提高碳纤维短切复合材料的致密度和力学性能。
此外，碳纤维短切在3D打印中的应用还拓展到了连续纤维打印的辅助领域。例如，在打印连续碳纤维增强的部件时，往往会先使用碳纤维短切增强的尼龙作为基体材料打印外壳和内部填充，然后再在其中铺设连续纤维。这种“短切+连续”的协同打印策略，兼顾了打印速度、复杂形状成型能力和最终的力学性能。
随着3D打印从原型制造走向批量生产，特别是在航空航天内饰、汽车工装夹具和个性化医疗器械领域，碳纤维短切增强材料的需求将持续增长。它为设计师提供了前所未有的自由度，让他们可以像自然界生长骨骼一样，通过纤维的取向分布来优化结构的受力。
