本文提出了一种多学科框架，用于3D打印连续纤维增强聚合物复合材料(cfrpc)的纤维取向和含量分布不均匀的拓扑结构的设计和制造，以最大限度地提高负载和纤维利用率。实现了曲线纤维复合材料的优化设计与3D打印相结合，分两阶段逐步设计纤维取向和含量。首先对纤维取向和拓扑结构同时进行优化。然后，通过有限元分析(FEA)设计纤维含量，并采用分层结构设计方法通过改变连续纤维路径来实现。在此基础上，对该拓扑梁进行了增材制造和实验研究，其刚度和峰值载荷比原cfrpc设计分别提高38.55%和25.40%，比纯聚合物设计分别提高264.39%和165.84%。该方法拓宽了碳纤维复合材料3D打印的设计自由度，在解决航空航天、汽车等领域的工程问题方面具有潜在的应用前景。
本文提出了一种多学科的方法来设计和制造具有逐步设计的纤维取向和含量的拓扑cfrpc结构，并通过MEX 3D打印实现。
通过这种方法，纤维的取向和含量能够在拓扑形态内不均匀分布，从而实现曲线纤维增强。在此基础上，实现了结构刚度为1446.25 N/mm、峰值载荷为3959.25 N的拓扑MMB梁，并对其进行了实验研究。实验结果表明，该方法比cfrpc原设计刚度和峰值载荷分别提高38.55%和25.40%，比纯聚合物设计刚度和峰值载荷分别提高264.39%和165.84%。该方法拓宽了碳纤维复合材料3D打印的设计自由度，在航空航天、汽车等领域具有巨大的潜在应用前景。
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