随着增材制造技术在航空航天、先进装备与功能器件中的应用不断深化，挤出式聚合物3D打印在几何精度、内部致密性及层间结合等方面暴露出的固有缺陷，已成为制约其工程化应用的关键瓶颈。针对这一共性难题，西安交通大学机械工程学院张琦/韩宾教授团队以“缺陷”为主线，系统提出了一种面向挤出式聚合物的缺陷驱动增材复合制造总体框架，为高性能聚合物及其复合材料的可靠制造提供了新思路。

该研究突破了以往按工艺简单分类的综述范式，首次将增材减材复合制造、增材等材复合制造和多能场辅助增材制造三类代表性混合路径，统一纳入“缺陷—机理—结构性能”的分析体系中。论文从宏观几何误差与表面粗糙、高孔隙率以及层间弱界面三大类关键缺陷出发，分别映射到“增材+铣削/激光切割”的几何重标定、“增材+滚压/锤击”的打印方向致密化，以及“增材+超声/热场/磁场”的界面与微结构调控之上，建立起“复合工艺—多尺度机理—结构性能”之间的系统关联。

研究团队系统梳理了增材复合制造过程中材料流变、链段扩散、孔隙演化及界面重构等核心机理，建立了混合工艺选择与性能提升之间的内在关联，形成了一张面向工程应用的“工艺地图”。相关分析表明，合理设计混合制造路径，可在不牺牲成形自由度的前提下，实现聚合物构件几何精度、致密度和力学性能的同步提升。研究工作为聚合物增材复合制造从“可制造”走向“可工程应用”提供了系统化理论支撑，也为高性能结构与多功能器件的混合制造设计奠定了基础。

该成果以 “Recent advances of defect-driven hybrid additive manufacturing of extrusion-based polymers: bridging multiscale mechanisms to enhanced structural performance” 为题，发表于复合材料国际顶刊《Advanced Composites and Hybrid Materials》，影响因子21.8。西安交通大学机械学院硕士生王浩为论文第一作者，韩宾教授为通讯作者，张琦教授为共同作者，西安交通大学机械工程学院为唯一通讯单位。研究工作获得了国家重点研发项目、国家自然科学基金等项目支持。

文章链接：https://doi.org/10.1007/s42114-025-01573-x

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