在人們的設想中，3D打印的到來應該意味著我們能夠在家制造出任何想要的東西。但現實是骨感的，絕大部分3D打印機只能采用特定塑料作為原材料，只有某些工業系統還能用金屬材料打印。
目前還無法做到高技術復合材料的3D打印。比如碳纖維復合材料，它們通常用來制造重量很輕但強度超高的物體，像網球拍和空氣動力學自行車，甚至還有飛機部件。不過我們布里斯托爾大學實驗室的研究人員們已經開發出了一種改造現有3D打印機的方法，使它們能夠打印復合材料。
復合材料如果有合理的設計，就可以展現出任何普通材料重量下的最高強度。這使得它們成為需要高強度輕量材料應用的完美之選，最典型的就是飛機了。通常人們用很長的玻璃或碳纖維在塑料基質中制造復合材料。由于內部有整齊排列的纖維結構，這種材料在保持很輕的重量的同時能夠表現出超高的強度。
簡單的解決方法
目前，制造復合材料的方法是先把纖維組合成片層狀，看起來有點像僵硬的布料。接著要把這些片層切成小塊，然后用手工一層一層的組裝成最后的成品。所以復合材料才會很貴，而且也很難用3D打印機復制。
但是我和同事們找到了一種打印復合材料的方法，只需在一臺普通的便宜打印機加上一個比較簡單的配件。我們的突破點就是用了一種混入了幾百萬根纖維的液態聚合物材料。這樣會做出來一種容易打印的材料，比方說，它能夠從微小的噴嘴被噴到預先設定好的位置上。然后就能夠一層一層地進行打印了，再加上其它3D打印流程，就能制造出最終成品。
誰想玩激光網球嗎？
最具挑戰性的工作就是如何對微小的纖維結構進行再組裝，使它們呈現出超高強度所需的排列模式。我們研發出的創新手段是采用超聲波在聚合物還處于液態時把纖維結構排列成設定好的模式。
超聲波能夠有效的在液體塑料中生成一個模式化的力場，這樣纖維就會移動到力場中低壓區——節點，并且形成整齊的排列。然后纖維就被密聚焦激光束固定住，同時激光也會把聚合物硫化。
智能材料
這些模式化的纖維結構可以看作是一種加固網絡，就像通常用于加固地基和橋梁中混凝土結構的鋼制增強條一樣。我們的研究采用了液態環氧基樹脂中的短玻璃纖維，它們形成更長的纖維結構后就可以重建出傳統復合材料的結構。
但是這個過程的靈活度非常高，而且能夠產生傳統方法不可能得到的新模式。在打印進程中調整超聲波的聲波模式，我們可以實現對纖維的控制，產生出復雜的三維結構，這與簡單的二維堆疊完全不同。
超聲對準有非常實用的一點在于，它可以適用于任何類型，任何形狀和大小的纖維。這可以給產品設計師們帶來很多全新的可能，并且還能實現智能材料的打印，智能材料可以自我修復或者從環境中獲取電力。研究者們正設法把填滿未硫化聚合物的中空微型管網絡植入復合材料中。如果材料被破壞，這些微管就會破開并流出聚合物來，它們就會凝固并將產品“治愈”。我們的超聲打印系統把這樣的微管集成在液態塑料中。
超聲技術還處于早期研發階段，別指望下周就能買到這樣的打印設備。不過3D打印是一個飛速發展的領域，因此諸如此類的創新方案也許過不了幾年就能走入市場了。
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