沙迦大学的一个研究团队测试了30根由3D打印聚乳酸（PLA）型材增强的小型水泥砂浆梁，发现表面几何形状是结构性能的主导因素。

这项发表在《建筑与建筑材料》期刊上的研究，比较了圆筋与平板筋材，以及直线型筋材与波浪形、锯齿形和三角形变体。性能最佳的配置——三角形波浪PLA板——达到了传统钢筋增强梁弯曲强度的近80%，并匹配了其延展性，在载荷下弯曲而非断裂。

该工作由沙迦大学土木与环境工程系副教授Muhammad Talha Junaid博士领导。梁体采用三点弯曲测试方案，使用FDM打印机制作增强型材。平板筋材的表现大幅优于圆筋材，能够承受约两倍的峰值载荷，并在失效前吸收大约五倍的能量，尽管使用的材料完全相同。

性能差距背后的机制归结于粘结行为。锯齿形状像牙齿一样锁入混凝土中以防止滑移，而平滑的型材与周围基体几乎没有机械互锁，使得增强筋在施加负载时可以自由滑移。

研究深入探讨了一个常见的结构问题：一旦湿气和氯离子渗透到混凝土基体中，钢筋就会开始腐蚀——这一过程导致钢筋膨胀、周围混凝土开裂，最终损害结构完整性。这种效应在海洋环境、沿海建筑以及暴露于道路除冰盐的基础设施中最为显著。

非金属增强替代材料，包括玻璃纤维和碳纤维增强聚合物筋材，已商业应用于易腐蚀场景，但其成本显著高于钢筋。PLA是最广泛可用且最廉价的FDM材料之一，而沙迦团队采用按需打印定制型材的方法——而非轧制标准化棒材——使其与现有的纤维复合产品区分开来。

该研究将设计问题从材料选择重新定义为型材优化。建筑行业正朝着基于增材制造的生产方式发展，以减少材料浪费并实现复杂几何形状的按需制造，而可打印的结构增强材料正好符合这一趋势。不过，关于长期蠕变、热性能以及持续拉伸载荷的问题仍然存在。