3D 打印说到底就是把材料一层一层地堆起来。只要控制好相邻材料之间的距离，就能打出不同填充率的东西。要是填充率太低，材料里面的空隙就会很多，组织的连续性也很差，这样的话各方面性能都不好，研究和应用都没啥价值，所以就选 40%填充率，再以 20%为一个梯度来研究。长度和宽度方向上，不同填充率的样品材料收缩差别不太大，但是厚度方向上，样品收缩和材料填充率是反着来的关系。样品整体综合截面的收缩情况是，材料填充率越高，收缩就越小。这是因为材料填充率越大，相邻打印路径之间的空隙就越小，内部组织就越致密，在脱脂和烧结过程中，收缩变形受到的阻力也就越大，从宏观上看，就是样件收缩变形小，尺寸更稳定。填充率对材料的延伸性能影响挺大的，材料的伸长率和填充率是成正比的。但强度方面就不一样了，除了 40%填充率的样品因为实体材料不够所以结构强度低之外，其他三组样品最终的断裂强度都比较接近。特别要提的是，80%和 100%填充率的样品断裂强度相差不到 1MPa，都达到了 500MPa 以上的强度指标。这在一定程度上说明之前的猜想是可行的：在能保证使用性能的前提下，可以选合适的填充率，少用点材料，让性能和结构质量都达到最好。

Apium P220 打印机本来配的打印喷嘴直径是 0.4mm。为了看看不同直径喷嘴对打印质量和性能有啥影响，后来找设备厂商定制了一批直径 0.6mm 的打印喷嘴，用 100%填充率、0.1mm 层高试着打了一些，再和 0.4mm 直径喷嘴打印的样品对比。用阿基米德排水法测不同喷嘴直径打印样品的致密度，结果发现，在 100%填充率的情况下，换成 0.6mm 直径喷嘴后，打印样品的密度变低了。分析原因，是因为加大喷嘴直径后，线材受热融化，配合三维运动平台在打印基板上形成的单条打印痕迹变大了，因为是圆形截面，变大后相邻打印痕迹之间材料填不满，空隙也跟着变大了，所以就比小尺寸喷嘴打印的样品致密度低。加大喷嘴直径后，样件的力学性能也降低了很多，0.6mm 直径喷嘴打印的样品断裂强度只有 328MPa，而 0.4mm 直径喷嘴打印的样品断裂强度能达到 501MPa，差不多降了一半。这就说明换了大直径喷嘴后，相邻打印痕迹之间材料填不满形成的大尺寸空隙在拉伸的时候成了力学薄弱的地方，受到载荷作用就成了原始裂纹源，对材料力学性能不好。

还研究了除打印层高之外其他参数对样件的影响。选了三种不同的打印路径，就是 0°平行打印、±45°交叉打印和 90°垂直打印。实验结果显示，±45°交叉打印因为有织状结构加强，能挡住材料塑性变形，所以能承受更大载荷，强度更大。0°平行打印材料连续性最好，结合得最紧，拉伸的时候不容易被拉开，所以伸长率最大。90°垂直打印受力方向和路径垂直，最终力学性能比其他打印方式差。通过对材料填充率的研究，也在一定程度上证明了：在能保证使用性能的前提下，可以选合适的填充率，少用点材料，让性能和结构质量都达到最好。最后找打印设备生产厂商定制了一批直径 0.6mm 的打印喷嘴来打印样品，再和 0.4mm 打印喷嘴的样件对比，实验结果表明：换了大直径喷嘴后，相邻打印痕迹之间材料填不满形成的大尺寸空隙在拉伸的时候成了力学薄弱的地方，受到载荷作用就成了原始裂纹源，对材料力学性能不好。一种新的技术要是不能好好应用，它的价值就不能充分体现出来。这个研究课题是奔着目标去的，所有内容都是为了让金属注射成型 3D 打印技术能最终被应用。