3D打印技术在过去十年快速发展，对高性能线材的需求日益增长。碳纤维短切增强热塑性线材的出现，为熔融沉积成型工艺提供了新的材料选择。将碳纤维短切引入FDM线材中，能够显著提升打印件的刚性和尺寸稳定性，同时减少翘曲变形问题。
制备碳纤维短切增强线材时，首先要解决的是纤维与基体的均匀混合问题。通常采用双螺杆挤出机将碳纤维短切与塑料基料熔融共混，然后通过模头挤出并冷却定型。线材直径通常控制在1.75毫米或2.85毫米，允许公差在正负0.05毫米以内。由于碳纤维短切的加入会提高熔体粘度，挤出过程中的张力控制和冷却效率需要相应调整。
打印测试表明，含有碳纤维短切的线材在挤出时具有更好的流动性稳定性。这是因为碳纤维短切在熔体中起到了一种内部骨架的作用，减少了熔体的不均匀膨胀行为。与纯塑料相比，碳纤维短切线材打印出的零件表面呈现哑光质感，层纹现象有所减轻，但同时也需要注意喷嘴磨损问题。
碳纤维短切的添加量对打印性能有明显影响。添加10%至15%的碳纤维短切时，线材仍然保持较好的柔韧性，能够顺畅通过打印机的送料机构。而当添加量超过25%时，线材变得较脆，在小半径弯曲时容易断裂。因此，对于FDM打印，建议碳纤维短切的含量控制在20%以内，以兼顾打印可靠性和力学性能。
在应用领域，碳纤维短切增强线材特别适合打印无人机机架、工装夹具、轻量化结构件等。这些部件要求较高的刚性重量比，同时对耐热性有一定需求。经过碳纤维短切增强后的聚乳酸或聚对苯二甲酸乙二醇酯-乙二醇共聚物线材，热变形温度可从60摄氏度提升至90摄氏度以上，拓宽了打印件的使用场景。
需要注意的是，含碳纤维短切的线材对打印喷嘴有磨损作用。普通黄铜喷嘴在打印数小时后，内孔直径会明显扩大，导致挤出量失控。建议使用硬化钢或红宝石喷嘴，并适当降低打印速度。此外，碳纤维短切具有导电性，清理打印残渣时应注意防止电子设备短路。
随着桌面级3D打印机的普及，碳纤维短切增强线材正在从工业应用向创客和教育领域渗透。这为材料开发者和设备制造商提供了新的市场机会。
