熔融沉积（FDM）3D打印成型是一种通用的增材制造技术。它之所以被社会和市场关注是因为这种3D打印成型具有相对低廉的成本优势和可定制化的设计种类。聚乳酸（PLA）作为环保型热塑性高分子材料,被应用于FDM耗材,但PLA的韧性和功能性还有待提高。常用的改进方案是通过加入功能性添加剂的形式来制备多组分的复合材料。复合材料的原料可分为基体材料和增强材料,通过调整两者的比例来满足复合材料的应用性能。本篇论文选用了热塑性弹性体（TPU）作为增韧型基体材料来弥补PLA韧性不足的问题,另外,考虑到颗粒增强复合材料中颗粒的功能性,选用了有机蒙脱土（OMMT,简称MMT）作为代表性颗粒增强材料来研究颗粒增强体对复合材料性能的影响。为了进一步提升PLA/TPU/OMMT 3D打印复合材料制品的实用性和稳定性,本研究通过田口方法优化了复合材料的原料配比。首先,TPU作为增韧型基体材料被用于改善PLA的力学性能。通过PLA/TPU共混型复合材料的3D打印制备,多种配比的复合材料性能被比较分析。主要结果如下:TPU能改善共混复合材料中PLA的韧性,随着TPU含量的增加,断裂伸长率明显提高;组分中TPU含量提高,共混复合材料的储能模量降低,不同含量的PLA/TPU损耗模量也降低;PLA/TPU共混后结晶能力下降,结晶焓和熔融焓值减小,对成型收缩翘曲有抑制性,因此,加工温度和打印速度被需要更精确地调节以保证制品各项性能的稳定性;PLA和TPU在缠结作用下,改善了基体材料的亲水性。其次,OMMT作为颗粒增强材料被用于增强复合材料性能。通过PLA/TPU/OMMT复合材料的3D打印制备,OMMT对复合材料的性能影响被比较分析。主要结果如下:OMMT起到了力学增强的效果,复合材料制品的力学性能有所提高;OMMT使复合材料出现了表面形貌变化,断裂面变得更粗糙,这提高了组分界面间的粘结;通过图像处理技术,OMMT颗粒分散性可以判断为均匀的,这说明工艺设定符合制品的加工和测试需要;添加OMMT后的复合材料的流变性能随剪切速率的提高而下降,与添加前的变化相比更明显,这说明OMMT对复合材料的加工性能影响很大;通过热分析发现,OMMT提高了复合材料的热稳定性;复合材料的冷结晶焓和熔融焓也都有减弱,但添加OMMT后PLA的结晶性和焓值有所提高,而对TPU没有明显变化,这与动态粘弹性热力分析结果一致。最后,利用了田口方法来探究复合材料各组分的最优化配比,以满足制品在抗拉性能方面的稳定性。按照选定后的最佳配比,FDM 3D打印成型样品与传统注塑成型样品在力学方面进行了比较。其中,不同填充设计的3D打印样品也被对比分析,以突显3D打印技术在结构设计和原料减量上的可调性。主要结果如下:样品D,即复合材料中PLA100份,TPU100份,OMMT5份的配比样品,在力学抗拉表现是最佳的,这也说明按照该配比所制得的工业产品在复杂的使用场景中依然能保持质量的稳定性;注塑成型样品的力学性能是优于100%填充设定的3D打印样品,特别在弯曲方面。而3D打印成型样品则具有更好的柔韧性,非全填充的样品也能在加工成型性和物理机械表现上有着一定的适用性。针对FDM 3D打印多组分耗材的配比优化课题,选用了具有代表性的基体树脂和增强颗粒,进行了力学、热学和光学观测等一系列的物性分析。同时,在组分配比的优化上,对颗粒分散性和成型方式等方面也进一步的研究。该论文的研究结果和表征方法为复合材料及其相关领域提供了有参考性的数据和有效的实施方案。