FDM技术的材料性能优化可以从多个维度进行，以下是一些有效的优化策略：

一、材料选择与配方优化

1.开发功能性复合材料

石墨烯/聚合物复合材料：通过双喷嘴FDM打印技术实现石墨烯的定向排列，设计石墨烯增强热塑性聚氨酯(G-TPU)与纯热塑性聚氨酯(N-TPU)的双层结构，可获得约8的各向异性导热比，激光处理后进一步提升至9.1。

哑光效果材料："用于FDM打印的哑光PETG/PCL材料"，通过微发泡和少量消光粉体在PETG表面形成磨砂层，同时利用PCL降低PETG熔体强度，减少泡孔，协同超声处理提高力学性能。

2.选择高性能工程塑料

航空航天领域：Stratasys ULTEM9085、PEEK、PEKK等高性能热塑性塑料具有超高强度，可在极端工况下保持性能稳定，适用于飞机内饰等关键部件。

金属基复合材料：铋锡合金作为FDM打印材料，通过特殊结构设计实现低熔点合金的3D打印。

二、工艺参数优化

1.采用响应面法进行多目标优化

采用响应面法(RSM)对FDM工艺中ABS-GF复合材料的层厚、喷嘴温度、填充率等关键参数进行多目标优化，可有效提升拉伸强度与弯曲强度。

2.优化层高设置

层高是影响打印件质量的关键因素，"层厚为0.14mm时，可以在保证打印质量的前提下，用最短的时间生产加工"，是较为理想的层高设置。

3.精确控制温度参数

根据材料特性设置合适的喷嘴温度和热床温度，"设备预热：在制备前，应对设备进行预热，确保喷头温度达到材料的熔融温度"。

三、结构设计与打印方法创新

1.双喷嘴/多喷嘴技术

双喷嘴熔融沉积成型(FDM)技术，实现了石墨烯的定向排列，设计了G-TPU/N-TPU双层结构，显著提升了导热性能。

2.叠色打印技术

"用于FDM叠色3D打印工艺的色彩承载获取方法"，通过构建基础吸收模型和颜色吸收模型，提高CMYK堆叠出的颜色精度，可应用于需要特定色彩表现的复杂结构。

3.可变层高技术

在关键区域使用小层高，其他区域使用大层高，以平衡打印效率和质量，"可变层高"技术。

四、后处理技术

1.激光诱导处理

激光处理可保留复合物中的石墨烯片的取向和双层结构的完整性，同时暴露与重构石墨烯网络，形成TPU碳化层并调控缺陷态，显著提升各向异性导电性和导热比。

2.超声处理

"协同超声处理增加打印模型的力学性能"，可有效提高打印件的强度。

五、设备与结构优化

1.专用设备设计

如针对特定材料(如铋锡合金)设计专用FDM打印机，包括对机架进行结构静力学分析和整机的模态分析，确保设备性能满足材料打印需求。

2.轻量化结构设计

"对机架结构进行轻量化的优化分析"，可提高设备效率，间接改善打印质量。

优化FDM技术的材料性能需要从材料配方、工艺参数、打印方法、后处理及设备结构等多方面综合考虑。根据具体应用需求，选择合适的高性能材料，通过响应面法等科学方法优化工艺参数，采用创新的打印结构设计(如双喷嘴、可变层高等)，并结合适当的后处理技术，可显著提升FDM打印件的力学性能、功能性及表面质量。特别是针对特定应用场景(如航空航天、医疗、电子等领域)，开发定制化的复合材料和优化工艺，能实现材料性能的最优化。