基于木塑基耗材的增材制造技术研究进展

闫承琳，刘东，刘子昕，李晓旭*

(1. 中国林业科学研究院林业新技术研究所，北京 100091；2. 中国林业科学研究院木材工业研究所，北京 100091)

增材制造(additive manufacturing，AM)技术也称3D打印技术，是通过CAD设计数据，采用材料逐层累加的方法制造实体零件的技术[1-3]。相比传统材料去除(切削加工)技术，其无需刀具和模具等多道加工工艺，将烦琐的三维制造转换为较为简单可控的逐层累加的二维制造，大大提升了材料制造的效率，降低了复杂模型制造的难度。增材制造技术适用的材料包括塑料、金属、石膏、木材、凝胶、泡沫等，目前应用较多的几种常见AM工艺包括：熔融沉积成型(fused deposition modeling，FDM)、光固化成型(stereolithography apparatus，SLA)、粉末床成型[选择性激光烧结(selective laser sintering，SLS)和选择性激光熔融(selective laser melting，SLM)]和黏结剂喷射成型(three dimensional printing，3DP)等[1-4]。增材制造技术已在航空航天、生物医疗、汽车等领域取得实质性进展，且其应用领域不断扩大。

增材制造技术研究主要集中在成型原材料、成型工艺、设备系统3个方面。1986年第一台3D打印机诞生，进入21世纪之后，随着设备更新换代周期越来越短，增材制造相应的建模程序、配套系统和解决方案也都进入高速发展期。近几年材料工程一跃成为顶级热门专业，但是适用于增材制造技术的材料种类仍然有限，因为生产效率低，导致节省材料成本的效果不足以推动新材料开发，大多数研究都集中在制造现有材料和经批准的材料上[5]。木质材料取材广泛、经济节能、轻质环保，改性处理后具有良好的物理化学性能，以木材、竹材和木质纤维素等为基材的3D打印制品，兼具木材天然质感和填充材料的良好性能，随着增材制造技术的发展，3D打印木塑基复合材料制备及其专用增材制造设备研发将成为突破增材制造现阶段瓶颈的重要选择之一[6-9]。

近年来，基于木塑基耗材的增材制造技术研究主要包括木、竹等基材复合材料的FDM、SLS与3DP等工艺技术探索与设备研发等，笔者基于上述工艺类别，对国内外学者在原材料制备和性能等方面的研究做了较为详细的阐述，分析了高校、科研机构和企业在3D打印工艺提升和设备研发中取得的进展，最后总结了基于木塑基耗材的增材制造领域有待解决的问题及未来发展趋势。

1 用于增材制造的木塑基耗材研究

木塑复合材料与天然木材相比具有成本低、耐腐蚀、抗虫、寿命长等优点，是目前最环保和最具再生利用优势的材料之一[6-7]。木塑复合材料应用3D打印是较为成熟的技术，目前制备的大多数新型3D打印木质复合材料都可以划归这一范畴。基于木塑基耗材的增材制造工艺过程中，国内外学者常用的热塑性基质包括聚乳酸(polylactic acid，PLA)、高密度聚乙烯(high density polyethylene，HDPE)、聚丙烯(polypropylene， PP)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(acrylonitrile butadiene styrene，ABS)、热塑性聚氨酯(thermoplastic polyurethane，TPU)等，很多研究都涉及其中一种或几种[6-7,9]。

1.1 原材料制备

聚乳酸原料来源充足、可以再生、易于降解和打印，在基于木塑基耗材的增材制造领域通常作为基材。Tao等[10]制备了一种新型木粉(wood flour，WF)/聚乳酸复合长丝，分析验证了其适用于FDM工艺的可行性。解光强[11]采用不同的甘油和柠檬酸三丁酯(TBC)组合作为增塑剂，通过熔融挤出法制备了一种木粉-聚乳酸3D打印纤维。董倩倩等[12]用PLA和化学改性松木粉(pine wood flour，PWF)聚合，辅以少量纳米二氧化硅(nano-SiO2)，制备了适用于FDM工艺的木塑复合材料。Yang等[13]采用熔融共混法制备了具有高光泽和抗菌性能的微米级铜锌合金颗粒-增强刨花板木粉/聚乳酸(mCu-Zn/PWF/PLA)木塑复合材料作为FDM的线材。TPU和ABS也是目前比较成熟的3D打印基材，与木质材料复合发挥了其独特的材料属性、优良的力学性能和稳定的化学性质。Bi等[14]采用3D打印技术，以木粉/热塑性聚氨酯作为复合长丝，制备了不同木粉含量和不同改性剂的WF/TPU复合材料。赵子瑨[15]为了系统研究材料组成与3D打印材料性能间的关系，运用FDM工艺制备了一种针叶浆/ABS木塑复合材料。

天然植物纤维密度低、机械性能优良、价格较低、环境友好，通常作为增强组分以改善3D打印材料性能，木质纤维素(包括纤维素、半纤维素和木质素)生物质复合材料的开发利用使增材制造技术更具吸引力和市场潜力[16]。Zander等[17]采用固态剪切粉碎工艺，回收聚丙烯、废纸板和木粉等材料制成了可用于FDM的聚丙烯/纤维素复合材料。马森[18]利用芦苇(PhragmitesAustralis)酶解后的固体残渣和木质素制备了新型3D打印复合材料。

纳米纤维素根据结晶度高低可分为纤维素纳米晶(cellulose nanocrystal，CNC)和纤维素纳米纤维(cellulose nanofiber，CNF)，可以用几乎所有植物资源作为原料，重量是钢铁的1/5，强度却是钢铁的5倍以上，也是高分子复合材料中常用的增强组分。Markstedt等[19]将CNF与一种从云杉(PiceaasperataMast)中提取的木聚糖(半纤维素)混合，制备了一种全木质3D打印仿生油墨。刘灏[20]采用甘蔗(Saccharumofficinarum)渣纤维和从针叶木浆中提取的纤维素纳米晶(CNC)对PLA 进行改性，制备了可用于FDM的新型纤维素/PLA生物质复合材料。可循环再生、可降解的纳米纤维素的出现，极大地推动了3D打印木塑复合材料的发展。

1.2 性能研究

材料的机械性能，尤其力学性能是材料的重要性能指标之一。Pitt等[21]研究了由可循环利用木材废料制成的3D打印耗材结构的机械性能，将木粉、黏结剂和玻璃纤维混合可增强耗材的力学性能。Kariz等[22]研究了不同木材含量对FDM长丝物理、机械和流变性能的影响。Le Guen等[23]发现利用聚乳酸双螺杆挤出复合法(稻壳和木粉为原料)制备的FDM长丝中，两种生物质对化合物的流变行为和挤出过程的整体稳定性有不同的影响。Badouard等[24]采用由亚麻纤维和薄片开发的可生物降解3D打印纤维，测试了不同基质FDM长丝的力学性能。Vaidya等[25]发现聚羟基丁酸酯(polyhydroxybutyrate，PHB)复合材料(含生物炼制木质素)的剪切变薄特性可在3D打印过程中增强层间的黏附性。

材料的相容性/化学反应性是改性研究的重点之一。闫承琳等[26]利用马来酸酐等对竹粉与HPDE混合粉末进行改性，研究了基于3DP快速成型技术的竹塑复合材料界面相容性。姜凯译等[27]以红木粉与聚醚砜(PES)的混合粉末为主要原料、电气石粉末为功能填料制备的木塑基复合材料为实验对象，研究了该材料组分间的SLS界面结合机理。使用偶联剂能够提高材料界面的结合强度，硅烷偶联剂是一类广泛应用于天然纤维与高分子材料界面结合的高效偶联剂。陆颖昭等[28]采用硅烷偶联剂KH550对以漂白针叶木浆、聚乙二醇和二氯甲烷为原料制备的微纳纤维素(MNC)进行改性，研究了其对熔融共混法制备的MNC/PLA复合材料断面形态、机械性能和3D打印性能的影响。Jiang等[29]采用3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)对3D打印木质纤维素/聚乳酸复合材料进行表面改性，并进行了红外、X射线衍射、扫描电子显微镜、能量色散光谱、热重分析和力学性能测试。

2 基于木塑基耗材的增材制造工艺

随着木塑基耗材增材制造技术在原材料制备上的突破，普通3D打印设备对更多材料的适用性增强，同时增材制造行业标准规范逐年增加，给基于木塑基耗材的增材制造工艺方法创新和技术提升奠定了基础。木塑基耗材增材制造成型工艺方法研究目前主要包括基于木、竹基复合材料的FDM、SLS与3DP等。

2.1 木塑基耗材的熔融沉积工艺

FDM长丝为热熔性线材，能适用于金属粉末材料、高分子热塑性材料、木质复合材料等几乎全部种类材料的增材制造。基于木塑基耗材的FDM工艺多以树脂包覆木、竹粉末颗粒与填充颗粒熔融挤压后，堆积成型制成3D打印线材，是基于木塑基耗材增材制造领域应用最早、最广泛的工艺，近10年来已实现了成熟的工厂化生产[30-31]。从2012年开始，德国Orbi-Tech公司利用木粉颗粒混合PLA研制了LayWoo-d3的3D打印线材，其中原材料40%是回收木材，线材在175～250 ℃高温下利用普通FDM设备完成成型加工，该公司研制的LayWoo-d3最新线材直径可达1.75 mm，采用LayWoo-d3能够打印出具有不同木纹的成型件，如图1所示。2013年，广州傲趣电子科技公司研发了基于FDM技术的专业木质线材，线材的木材含量不低于10%，相比LayWoo-d3线材更适应国产FDM设备。2014年，波兰的工程师团队利用FDM的木质线材(LayWoo-d3和ColorFabb Woodfill Fine)打印出了一种木材质感的功能腕表Jelwek，样式别致美观，如图2所示。2015年，捷克Fillamentum公司将推出的Timberfill长丝种类扩展到4种，包括Timberfill Cinnamon(肉桂)、Timberfill Champagne(香槟)、Timberfill Light Wood(轻色木)、Timberfill Rosewood(红木)，直径有1.75和2.85 mm 两种，这种长丝可实现100%生物降解。2015年，荷兰FormFutura公司也推出一种木质填充PLA纤维的3D打印线材，这款名为EasyWood的线材木材填充量达到40%，直径为1.75 mm，其优势是长丝基本无翘曲，利用EasyWood线材可以通过温度的变化改变色调和颜色，根据含有的木质成分已经推出7种材料，依次是Olive(橄榄)、Birch(桦木)、Ebony(黑檀)、Pine(松木)、Willow(柳木)、Cedar(雪松)和Coconut(椰子)，如图3所示。

图1 德国LayWoo-d3系列线材和成型件Fig. 1 German LayWoo-d3 series 3D-filament and molding parts

图2 波兰团队3D打印的功能腕表JelwekFig. 2 Polish team 3D-printed functional watch Jelwek

图3 荷兰EasyWood成型件Fig. 3 Netherlands EasyWood molding parts

2.2 木塑基耗材的激光烧结工艺

SLS可用于烧结和固化金属基、陶瓷基和高分子基粉末等材料，成型件机械性能好、强度高，无需模具等支撑，可供选用材料种类多，但设备成本较高，成型件表面较粗糙，疏松多孔，需要进行后处理[9,31-32]。2010年起，东北林业大学郭艳玲团队提出了木塑复合材料SLS成型工艺方案，利用木质纤维和高分子塑料混合而成的粉末烧结成型木塑复合材料，针对成型工艺及后处理技术等开展了大量相关研究，开发的成型制品精度达到0.1 mm，扩展了SLS的应用范围[27,33]。2015年，比利时Materialise公司推出了一种适用SLS工艺的褐色木片粉末材料，采用该精细颗粒可以打印出具有微多孔和丰富颗粒感的3D打印工艺品，如图4所示。目前市场上还未将木塑复合粉末这类环境友好型材料大量应用到SLS 技术上，仍存在缺乏相关行业标准、国外龙头企业垄断、国内企业局限于技术壁垒等问题，造成SLS可用原材料成本居高不下[2,9]。因此，基于木塑基耗材的SLS工艺在成型件后处理复杂工艺简化、成型精度与强度提高，以及成本控制方面仍需进一步突破。

图4 Materialise公司推出的激光烧结木质制品Fig. 4 Laser sintering wood material developed by Materialise

2.3 木塑基耗材的黏结剂喷射工艺

3DP是微滴喷射原理与粉末床成型相结合的增材制造工艺，打印速度快，可制作彩色原型，实现常温成型。喷射成型结合光固化后效率大大提高，相比激光制造的最大优点是突破了尺寸限制，使得打印尺寸达到数米，但成型强度略低，致密性不强[2,4]。2013年起，闫承琳团队把黏结剂微滴喷射粉末材料成型原理与紫外光快速固化液体树脂技术相结合，基于木质材料特性，开展了以竹木加工剩余物为主原料的基于木塑基耗材的增材制造研究，充分发挥3DP技术常温成型的优点，实现了木塑基耗材制品的中低温(加工温度不超过130 ℃)增材制造，将成型精度控制在0.1 mm，同时木粉含量突破20%[11,26]。2021年，美国DesktopMetal公司宣布推出以锯末和木质素为原材料的ForustTM工艺，采用单程黏合剂喷射技术，打印部件具有与常规木材一致的功能性和刚度，如图5所示。3DP成型工艺技术的研究为增材制造提供了一种新型环保、节能的低成本绿色制造方式，但在常温成型、成型精度和强度方面仍需突破性进展。

图5 采用ForustTM工艺打印的木质制品Fig. 5 Wood products printed with ForustTM

2.4 其他工艺

除上述研究外，国内外学者基于其他工艺方法，对木塑基耗材增材制造领域做出了新的探索[34]。Kam等[35]展示了由木质复合材料作为打印对象组成的三维结构，并将木粉、细粉状木材或再生木材(被认为是木材工业的低价值副产品)与由纤维素纳米晶体和木葡聚糖组成的黏合剂结合使用，借此可以从工业支流中提取材料。哥伦比亚大学3D打印实验室使用体素映射以重建木材的外部和内部纹理，利用Inkjet-style技术混合不同的树脂材料打印制造内部和表面全彩色木纹理的部件[36]。Jiang等[37]开发了一种低成本的直接油墨印刷策略来制造基于木质素的三维结构，证明了可生物降解材料在某些应用领域显示出取代塑料的巨大潜力。Tao等[38]根据木材结构的各向异性，利用μ-CT技术重构组合成新的三维模型，研究了基本模型的排列布置与3D打印木塑基复合材料抗压性能之间的关系。Sang等[39]利用图像处理和表面处理技术，提出了一种能在木质基材上打印出三维木材纹理的数字化UV固化喷墨技术。

3 基于木塑基耗材的增材制造设备研发

3.1 木塑基耗材的熔融沉积成型设备

FDM增材制造设备(图6)主要由三维移动机构、挤出装置、热熔喷头以及成型平台组成。工作过程是经由送丝机构将上述长丝状热熔性线材送进热熔喷头，线材在喷头内加热熔融，同时喷头沿零件切片轮廓和填充轨迹运动，并将熔融后的材料挤出，使其沉积在指定的位置后凝固成型，并与前一层已经成型的材料黏结，层层堆积最终形成产品模型[1,4,31]。

图6 FDM成型原理Fig. 6 Forming principle of FDM

FDM设备价格便宜、工作平稳、材料利用率高，目前国内外生产厂家仍利用普通FDM增材制造设备完成木质线材熔融堆积成型打印。美国Stratasys公司的FDM设备成型精度达0.2 mm，使用木质线材打印的成型件强度较高，且更换材料只需用时几分钟，可以满足从概念模型到耐用零件的打印。Prusa i3 3D打印机是一款采用Cura软件的开源3D打印机，打印尺寸为200 mm×200 mm×200 mm，外观简单但功能齐全，其中Jelwek Prusa i3 3D打印机可兼容各种材料，包括PLA、尼龙、Laywood、Woodfill等。东北林业大学以STM32为基础设计了一款挤出式木塑颗粒3D打印机，选用小型螺杆作为打印机的送料装置，保留普通FDM打印机的三维运动平台，探索研制木塑复合材料FDM工艺增材制造专用设备[33]。FDM工艺目前存在成型精度较低、成型件表面质量较差等问题，不适合精密仪器零部件的生产。

3.2 木塑基耗材的选择性激光烧结成型设备

SLS成型设备(图7)主要由供粉缸、成型缸、激光器、激光器光路系统、振镜系统以及推粉装置组成。工作过程首先是铺粉机构将一层很薄的粉末(金属、陶云瓷、木塑混粉)等铺平到工作平面上，数控系统操控激光束按照该层截面轮廓在粉层上进行扫描照射而使粉末的温度升至熔点，烧结形成一个层面，使粉末熔融固化成截面形状。当一层截面烧结完成后，工作台下降一个层厚，再次运行铺粉机构在已烧结粉层表面均匀铺粉，进行下一层烧结，如此反复直至成型件完全成型[1,4,9]。

图7 SLS成型原理Fig. 7 Forming principle of SLS

从21世纪开始，欧洲和美国陆续推出如Pwdr、Focus、CASA等激光烧结3D打印机，但木质材料与激光烧结设备结合的技术较为粗糙并且进展缓慢。郭艳玲团队根据SLS的工艺要求，设计了一种基于Arduino控制系统的激光3D打印机，采用国产CO2激光发生器，使设备可以烧结尼龙、树脂、木塑等大部分非金属材料，目前已成功研制出样机，填补了国内木塑基耗材激光烧结打印设备的空白[40-41]。现阶段，木塑基耗材的SLS设备在通用性、成本、精度等方面依旧存在着较大的发展提升空间。美国3D Systems、德国EOS和TPM3D盈普团队、中国华中科技大学和北京隆源有限公司等国内外企业和科研院校都在现有基础上积极拓展激光烧结设备适用材料的范围。

3.3 木塑基耗材的黏结剂喷射成型设备

3DP成型设备(图8)主要由供粉机构、铺粉装置、黏结剂喷射系统、三维运动系统和固化装置等组成，利用黏结剂喷射系统打印喷头逐点喷射黏结剂来粘接粉末材料的方法制造原型件。工作过程中铺粉装置将工作台粉末铺平，喷头随即按照系统设定路径将液态黏结剂喷射在预先粉层上的指定区域中，上一层黏结完毕后，成型缸下降一个距离(等于层厚)，供粉缸上升一个层厚的高度，完成系统供粉、粉末铺平并被压实、黏结剂喷射、多余粉末回收至集粉装置等流程。如此反复送粉、铺粉和喷射黏结剂，最终完成三维粉体的黏结固化成型[1-2,4,9]。

图8 3DP成型原理Fig. 8 Forming principle of 3DP

1993年，麻省理工学院(MIT)发明了基于喷墨原理的3D打印成型工艺和黏结剂喷射式3D打印机。进入21世纪后，美国3D SYSTEMS公司采用单喷头多喷嘴技术研制了全彩、快速打印复合材料的低成本ProJet系列黏结剂喷射3D打印机，Voxeljet公司推出了层厚0.12～0.30 mm、成型效率高达139 L/h的超大成型尺寸(4 000 mm×2 000 mm×1 000 mm)的砂模黏结剂喷射3D打印机。DesktopMetal公司旗下的Shop System或RAM 336 3D打印机适合批量打印中小型木质零件，最大能够打印1 800 mm×900 mm×300 mm的木制品。闫承琳团队研制了基于紫外光快速固化与黏结剂喷射技术的木塑基耗材3D打印装置，之后开发了集铺粉、喷射、固化和后处理多功能于一体的林业生物质专用黏结剂喷射成型设备，目前，木塑基耗材3DP设备的主要突破方向是高精度、低成本、超大尺寸快速打印，以及工业级专用3DP设备[11,26]。美国ExOne和Systems公司、德国Voxeljet公司、中国上海富奇凡公司等企业和科研院校都在现有基础上积极研发适用多类复合材料的3DP设备。

3.4 其他设备

目前增材制造正趋于系统化、平台化、生态化，黏结剂、粉末回收处理和多喷头喷嘴等技术的进步有效促进了相关增材制造工艺或装备的发展。2019年，成都新柯力化工公司发明了一种以植物纤维和木质素为主要原材料的可以快速固化木质材料的3D打印用黏结剂，解决了传统木材黏结剂虽然具有良好的粘接强度，但固化时间过长而不适用于3D打印的问题。2019年，华曙高科研制了一种清粉和筛粉集成装置及粉末回收处理系统，提高了粉末转运和清理效率。HP喷头推出了包含26 560个喷嘴的喷头，分辨率200 dpi，层厚0.12～0.30 mm，有效提高了增材制造的打印速度。青岛科技大学发明的连续纤维增强复合材料微反应喷头，通过增加连续纤维与基体材料间的作用程度和作用时间提高二者间的粘接强度，从而提高产品整体机械性能。

国际上，ISO/TC 261、CEN/TC438和ASTM F42已经达成协议，共同构建和执行同一套增材制造标准体系，制定和实施同一套技术标准。国内于2016年成立全国增材制造标准化技术委员会(SAC/TC 562)，通过一批高质量技术标准的制定与实施，充分发挥标准对增材制造产业发展的规制和引领作用，尤其是围绕增材制造设备可靠性、稳定性、安全性等需求，制定增材制造设备安全和性能评价标准。基于木塑基耗材的增材制造技术发展同样迫切需要制定实施相关国家、行业或团体标准，引导木塑基耗材制品增材制造专用材料、工艺、设备、检测等一系列工作，进而推动工业级木塑基耗材增材制造设备研发进程，通过制定和实施测试方法标准，提高增材制造技术及产品的市场适应能力，拓宽应用领域。

4 问题与展望

4.1 存在问题

目前，基于木塑基耗材的增材制造还存在一些需要解决的问题与挑战，主要包括：①3D打印木塑基复合材料的木质含量较低，耗材品种偏少。首先，如何在生产具有“减材”制造相同机械强度复合材料及制品的同时，制备高木质含量打印线材或打印混粉，更好地发挥木材天然属性优势，是原材料制备的重点突破方向之一。其次，原材料制备目前主要集中在木、竹材料，其他秸秆等生物质材料增材制造还较为少见，通过扩展木质纤维来源、丰富3D打印木塑基耗材品种从而降低材料成本，也是原材料制备的关注点之一。②制品机械强度、成型精度和表面质量等材料性能有待提高。与金属颗粒、碳纤维等材料相比，木竹粉末、木竹纤维等在粒度、均匀性和层密度等指标上存在的差距在一定程度上会影响工艺过程中原材料加工、填料尺寸、供粉方式、加工温度、打印方向和后处理方法等，进而影响制品内部结构致密性、层间附着力、力学强度以及成型精度等，导致3D打印木塑基复合材料目前仍偏重概念模型、模具和工艺品等应用领域。由此，可以针对不同成型工艺，重点开展基于成型制品制备全过程的3D打印工艺研究，建立基于木质生物质材料基本特性下制备、固化、成型和后处理等全工艺过程的有机统一与优化，以及利用增减材复合制造技术，实现更高精度、更高维度，进而达到制品性能、功能与成本之间的平衡，同时扩展应用范围。③设备成型质量不高，成型效率偏低，缺乏能耗水平评估。基于木塑基耗材的增材制造目前基本是借用其他材料成型设备，木质材料与其他金属或高分子材料的差异、相应成型工艺的差异，以及依附于设备的控制系统等尚未能实现专用化的现状，导致了材料对通用设备的不适应性、设备打印精度低等问题。因此，针对木质材料特性，可以从利用在线监测和温度场控制等技术手段实现高精度成型，以及从通过引入多喷头、多激光和还原光聚合等方法提高打印速度等多方面入手，逐步解决上述问题，促进木塑基耗材增材制造设备的研制。

4.2 发展趋势

木、竹等生物质材料取材丰富、分布广泛、性能优良，是具有低污染性、实现碳中和的可再生资源之一，基于木塑基耗材的增材制造实现了可再生资源的持续利用。木粉和木质纤维等作为基材或者功能性添加剂等应用于增材制造，替代碳或玻璃等填充聚合物基体，有效降低了增材制造的原材料成本。利用木、竹等生物质材料开发不同应用类别的成型产品，可改善成型产品性能，使其更具天然木质感与吸引力，也为3D打印木塑基复合材料在日常生活中的广泛应用提供了契机。

预计未来基于木塑基耗材的增材制造可能的发展趋势主要包括：①木塑基耗材增材制造专用原材料、专用设备的研发。木塑复合材料传统成型工艺所用原材料无法满足增材制造需要，FDM、SLS和3DP等不同工艺成型同一材料时，对原材料要求也不相同，同种材料利用同种工艺成型，不同应用领域对原材料要求也不一样。目前适用木质材料的FDM、SLS和3DP 3种工艺均利用通用设备完成成型加工，以3DP技术为例，虽然能够实现木质材料的增材制造，但仍需根据木质纤维特性和固化机理，对设备铺粉方式、黏结剂喷射系统结构、固化成型方法等进行综合设计完成专用化改造，才能实现木塑3D打印制品的高质量成型。因此，以现有制备理论和工艺为基础，针对高效和批量化生产，实现专用耗材制备和专用设备研发，在此基础上，才能实现基于木塑基耗材的增材制造技术从概念验证应用转向产品的大规模和商业化生产。②木塑基耗材增材制造评价与标准体系建设。专用装备和工艺研究的缺乏以及相关应用尚未形成规模，导致木塑基耗材增材制造标准体系建设严重落后于其他材料体系。目前国内外迫切需要完整的木质材料增材制造解决方案，基于木塑基耗材增材制造全过程研究，未来开展原材料评价、装备评价和服役性能评价，建立木塑基耗材制品全生命周期的综合评价与标准体系，是解决技术研究到产业应用发展的关键所在。