石墨烯特殊的二維蜂巢晶格單原子層結構決定了其具有獨特的物理性能，如質量輕、比表面積大、導電導熱性好、力學強度高等，因此可作為理想的結構和功能性填料來製備複合材料。
3D打印是近年來快速發展的成型製造工藝，又被稱為“增材製造”。相比於傳統的減材製造過程，減少了模具製造的過程。這種無模具自由成形的技術擺脫了空間幾何及設計工藝的束縛，可將複雜結構設計轉變成實體產品。
將3D打印技術與石墨烯/聚合物基複合材料的製備結合起來，可以實現複合材料的快速製造成型，製造複雜結構的產品。石墨烯的加入，使得3D打印產品具有更好的力學性能和功能特性，同時還可以更方便地製備梯度化功能製品。
此外，3D打印逐層製造的方式，抑制了石墨烯在聚合物基體中的大面積團聚，更有利於實現均勻分散。目前用於石墨烯/聚合物基複合材料的3D打印方式主要有以下四種。
噴墨打印成型（Inkjet）
噴墨打印已在電子電路、柔性器件等方面得到了廣泛的應用。在常用的壓電式噴墨打印成型過程中，打印材料首先溶解或者分散在溶劑中形成“墨汁”，而後根據打印需要適時將電壓加在壓電陶瓷片上使其產生變形，擠壓腔體中的墨汁使其逐滴噴出，在基板上層層累積形成需要打印的形狀，最後通過熱處理、光照、冷凍乾燥等後處理方式去除溶劑定型。
石墨烯高載流子遷移率使得其非常適用於納米電子器件的製備，噴墨打印便是一種常用的方便高效的製備方法。而聚合物的加入可以穩定墨汁，防止石墨烯沉澱分層，還可以調節墨汁黏度，使其處於便於打印的範圍。噴墨打印成型設備簡單，成本低，操作簡易，非常適用於製備微納米器件和電子電路。
噴墨打印成型實例
熔融沉積成型（FDM）
熔融沉積成型主要適用於熱塑性聚合物的3D打印，是目前最常用的一種3D打印方式。該方法需要將聚合物製備成標準直徑的線材，而後通過步進電機將線材輸送至噴頭處，加熱熔融擠出，在基板上根據所需形狀層層堆疊粘連，冷卻固化後得到所需成型件。
熔融沉積成型實例
將通過熔融混合、溶液混合等方式製得的石墨烯/聚合物基複合材料通過擠出機等設備製成3D打印線材，即可進行石墨烯/聚合物基複合材料的熔融沉積成型。
石墨烯的加入不僅可以增強3D打印製件的力學性能，還可以賦予製件優異的電學、熱學以及摩擦磨損性能等。熔融沉積成型可打印材料廣泛，設備成本低，操作簡便，打印速度快，並且可以用多噴頭同時打印不同種類的材料，因此是最具有工業應用前景的打印方式之一，製備的部件具有用於機械、汽車、航空航天等領域的潛力。
立體光固化成型(SLA)
立體光固化成型也稱立體平板印刷或立體光刻，是一種以光敏樹脂為打印材料的成型方式。激光束按照設計路線掃描液態光敏樹脂表面，使得光敏樹脂特定區域固化，形成模型的一層截面。而後升降臺向下移動一個微小的距離，進行新一層截面的固化，直至形成完整製件。
採用立體光固化方式成型石墨烯/聚合物基複合材料時，一般將石墨烯溶於溶劑後加入光敏樹脂中或者直接加入樹脂中混合，之後進行光固化成型。立體光固化成型打印精度很高，表面質量優異，可以成型很複雜的結構，是目前高端3D打印市場的主流技術，常用於生物支架、口腔醫學等生物醫藥領域。
立體光固化成型實例
選擇性激光燒結（SLS）
選擇性激光燒結是一種適用於粉末成型的3D打印方式，主要用於金屬和陶瓷粉末的打印，但也可用於熱塑性聚合物粉末。
向聚合物粉末中加入石墨烯，可以提高粉末的導熱性能，對於減小熱翹曲有顯著改善作用。同時，石墨烯也可以改善製件的力學性能。
目前採用選擇性激光燒結成型石墨烯/聚合物基複合材料的報道還相對較少，並且主要集中在尼龍基材料上，今後的研究可向更多的複合材料種類拓展。
選擇性激光燒結成型實例
石墨烯/聚合物基複合材料和3D打印成型方式是兩個近年來快速發展的研究方向，將二者結合起來，可為石墨烯/聚合物基複合材料功能性製件的複雜結構成型提供有效的解決途徑。採用3D打印成型石墨烯/聚合物基複合材料的很多技術目前還不夠成熟，仍處於研究之，但其在電子、能源、生物醫藥、機械、航空航天等多個領域的應用前景值得期待。
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