熔融沉积成型3D打印技术的材料局限之一是如何平衡打印流动性和打印件强度。将碳纤维粉加入聚乳酸（PLA）或丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）基体中，有望改善力学性能。本文评价碳纤维粉改性线材的加工性能和产品强度。
制备含碳纤维粉的3D打印线材时，首先将干燥的树脂颗粒与碳纤维粉（推荐添加量5%至15%）高速混合，再经双螺杆挤出机造粒，最后通过单螺杆挤出机拉丝成型，线径1.75±0.05毫米。碳纤维粉粒径宜选择100至200目，过大易堵塞打印喷嘴（常用喷嘴直径0.4毫米）。实验发现，添加10%碳纤维粉后，PLA线材的拉伸强度从48兆帕升至60兆帕，弹性模量从2.1吉帕升至3.8吉帕。同时，热变形温度从55℃升至72℃。
流动性方面，碳纤维粉增加了熔体粘度。使用熔融指数仪测试（2.16公斤，210℃），纯PLA的熔指为8克/10分钟，含10%碳纤维粉的线材熔指降至4.5克/10分钟。这意味着打印时需提高喷嘴温度5-10℃，并适当降低打印速度。翘曲变形方面，碳纤维粉能减少收缩率，ABS基体添加碳纤维粉后，打印件边角翘曲高度降低约40%。
打印件表面质量受碳纤维粉影响：由于纤维外露，表面呈哑光质感，层纹不明显。但对于需要光滑表面的模型，建议增加顶层厚度或进行打磨处理。另外，碳纤维粉有一定的磨蚀性，黄铜喷嘴使用100小时后喷孔径会扩大，推荐使用硬化钢喷嘴。
总结：碳纤维粉改性的3D打印线材适合制作功能原型、工装夹具和轻量化结构件。用户在选购线材时应注意碳纤维粉的实际含量（部分产品含量虚标），并调整打印参数。随着设备普及，碳纤维粉线材的应用前景广阔。
