基于3D打印技術制造柔性傳感器研究進展

李仲明，李斌，武思蕊，趙梁成

（昆明理工大學化學工程學院，云南昆明650500）

在科技發展日新月異的今天，人們對智能化的需求日益增加，傳感器作為感知、測量信息的重要元件在航空航天、生物醫療、環境保護、電子器件以及人機交互等領域[1-5]起到了舉足輕重的作用。在彎曲、拉伸等需要嵌入曲面的復雜測量情況時，傳統的半導體和金屬材料傳感器易發生不可逆變形而失效，柔軟、可拉伸、結構形式多樣的柔性傳感器可實現上述柔性測量，推動了可穿戴設備、軟機器人和醫學檢測等領域[6-8]的發展。但柔性傳感器的功能受到了加工手段的制約，使用涂覆、沉積、注入印刷等傳統技術很難加工功能結構復雜的柔性傳感器，所以3D 打印這種特殊的加工方式受到了人們的廣泛關注。3D打印也稱作增材制造（AD），是一種通過3D 模型數據制作，用粉末狀金屬、塑料甚至是活細胞通過粘接、熔融和光固化等三維快速成型方式逐層構造物體的過程[9]。與平面加工的傳感器相比，具有更精確的微結構和更優異的性能[10]。

早在1986 年，科學家Hull 發明了3D 打印技術，并申請專利成立了知名的3D Systems 公司[11]。進入21 世紀后隨著柔性電子領域興起，越來越多的人關注柔性傳感領域，2009年Yan等[12]首次使用印刷電子技術制造柔性傳感器并在《Nature》上發文。隨后哈佛大學的Kesner 等[13]提出了3D 打印傳感器的方法和技術，并以設計制造機器人導管的力傳感器為例演示設計過程。2014 年，研究學者開發了新的嵌入式3D 打印方法[14]，用高度共形的彈性體制造柔性應變傳感器。次年復旦大學的學者[15]首次使用3D 打印技術打印石墨烯基復合材料，實現了3D 打印技術和碳納米材料在柔性傳感領域的結合應用。3D 打印技術在較短時間內從打印樹脂模型發展到多種打印技術并在傳感領域廣泛應用，表明3D打印技術具有很強的生命力。

本文介紹國內外使用3D 打印技術制造柔性傳感器的最新進展，首先介紹了基底材料和打印材料?；w材料可分為橡膠、金屬箔等傳統材料和聚酰亞胺等柔性聚合物。打印材料即傳感材料，分為金屬和非金屬，金屬納米材料具有很好的涂覆性和導電能力；碳基納米材料具有高導電性是非金屬打印材料的代表。然后，將傳感器按照不同的制造原理加以介紹、總結和評價，包括熔融沉積、黏彈性墨水沉積、粉末燒結熔化、還原光聚合和材料噴射。最后分析了3D 打印柔性傳感器存在的問題以及未來的發展前景。

1 柔性傳感器常用材料

1.1 柔性基底材料

柔性基底材料可以為傳感器提供機械柔韌、耐腐蝕、熱穩定等性能。根據傳感器的特定應用，有些基板甚至可以做到自修復、生物相容、高透光率。聚酰亞胺（PI）、聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚氨酯（PU）和聚二甲基硅氧烷（PDMS）等柔性聚合物較傳統的塑料、橡膠、金屬箔等基底材料具有更好的性能，廣泛應用于柔性傳感器件中。

PI 具有高耐熱性、耐腐蝕性、柔韌性和高拉伸強度。然而，它在透明裝置中的應用受材料固有顏色的限制。中科院沈陽自動化研究所的學者[16]使用PI 為基底材料，以石墨烯/聚苯乙烯磺酸鹽[GR/(PEDOT∶PSS)]為多組分復合墨水，采用直接墨水書寫技術制造電阻式柔性應變傳感器，研究了復合墨水中石墨烯的摻加量對傳感器靈敏度的影響，研究表明：隨著石墨烯的摻加量逐漸增高，器件的靈敏度逐漸降低；但是摻加量逐漸增大，器件的使用壽命明顯提高；PEDOT∶PSS聚合物中石墨烯最佳摻加比為12%。

PET和聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）是光學透明的，具有優良的物理機械性、電絕緣性、抗蠕變性、耐疲勞性和耐摩擦性，在可見光波長區域具有大于85%的透射率[17]。有研究人員[18]將氧化石墨烯擠出在PET 基板上打印，通過真空冷凍干燥處理，形成氧化石墨烯（GO）氣凝膠，然后通過氫碘酸（HI）進行還原，最后與PDMS 一起包裝，合成可以區分人的移動性差異信號的傳感器，例如通過感測手勢的手指關節來實現手勢識別，具有用于醫學輔助設備（例如聾啞靜音通訊設備）的潛力。

PDMS 具有生物相容性和高拉伸性（100%～1100%），廣泛用作柔性/可拉伸裝置中的基底材料，微結構PDMS 膜是常用的柔性基底之一，在PDMS薄膜上創建微結構不僅可以提高拉伸性，還可以使柔性傳感器件具有更高的靈敏度和更快的響應時間。有研究人員通過集成激光直接寫入和轉移印刷的方法[19]在PDMS 基板上制造導電銅電極，作為敏感的可拉伸微傳感器，具有高靈敏度和機械柔韌性。

此外基體材料還有聚氨酯、紙、金屬化紙[20]、硅晶片、聚合物薄膜[21]等。

1.2 打印材料

打印材料和柔性基底材料結合作為傳感器的敏感材料，直接決定了傳感器的性能，常用打印材料可分為金屬材料和非金屬材料。

1.2.1 金屬材料

金屬材料主要應用于選擇性激光燒結（SLS）、選擇性激光熔化（SLM）等以燒結熔化為制造原理的3D打印。打印的金屬材料有：工具鋼、不銹鋼、鋁合金和新型納米金屬材料等，因為金屬納米材料具有更好的涂覆性和導電能力，所以在制造柔性電子元件時，主要使用尺寸在1～100nm 之間的金屬納米材料。

Huang等[22]使用銀納米線油墨在紙基材上3D打印，實現了銀納米線（Ag-NW）油墨和無溶劑轉移技術在紙基材上的結合使用。制造出的傳感器具有可折疊和機械柔韌性，在普通紙基材上激光打印是柔性傳感設備制造的一個優良方法。

納米合金材料（CunAu100-n）也可作為激光燒結的墨水[23]，與傳統的純金屬納米材料相比，納米合金的熔化溫度遠低于塊狀合金的熔化溫度，激光燒結能夠提高對氧化金屬組分傾向的穩定性，這是將激光燒結技術擴展到柔性可穿戴技術中的重要參數。

除此以外還有銀納米粒子、銅納米粒子、導電離子凝膠[7]等金屬納米材料，碳/銀復合材料、硅膠/液態金屬[24]等納米復合材料[25]。

1.2.2 非金屬材料

非金屬材料分類廣泛，光敏樹脂[26]、橡膠、塑料、陶瓷等都可用作3D 打印，在以直接墨水書寫（DIW）、熔融沉積成型（FDM）等打印方法中廣為應用。

Wang等[27]使用PDMS溶解在乙酸乙酯中，加入剝離的石墨烯納米片（GNP）形成均勻的GNP/PDMS/乙酸乙酯分散體，經過攪拌加熱、真空蒸發、冷卻、加入固化劑等過程，制造了石墨烯/PDMS 油墨，油墨在硅晶片基板上直接墨水書寫，加工出具有可調諧靈敏度的柔性傳感器。

華盛頓州立大學的Christ 等[28]使用雙螺桿擠出工藝制備聚氨酯/碳納米管（TPU/MWCNT）母料，將長絲造粒，使用擠出溫度為200℃、噴嘴直徑為1.55mm 的柱塞式擠出機擠出線材，基于熔融沉積成型法打印，制造出具有優異循環壓阻效應的高彈性、熱塑性納米復合傳感器，TPU/MWCNT 是用于3D打印的優異壓阻原料。

美國阿克倫大學的研究學者[29]使用3D 打印技術開發了一種結構復雜的壓阻式壓力傳感器，傳感器由多個單元（taxel）陣列組成，每個taxel 分5層，頂部和底部是絕緣的皮膚狀層，充當絕緣體。中間兩層是多壁碳納米管/聚合物復合物，為導電電極。中心層為離子液體（IL）/聚合物復合物。將傳感器嵌在輪胎內表面上，進行輪胎狀態試驗，在不同的載荷和速度條件下可以提取負載、速度等信息，壓力傳感器有希望促進自動駕駛和移動機器人領域的發展。

除了直接打印塑料、樹脂[30]、橡膠以外，還可以在其中填入導電填料打印，尤其是填入石墨烯[31]、碳納米管等碳基納米材料。因為它們具有優異的光學、電學和力學特性，將它們和高分子聚合物結合，納米材料可在高分子聚合物中發揮作用，形成易于打印的墨水或線材。此外，非金屬打印材料還有細胞、水凝膠、碳導電油脂等。

2 制造方法

本節按照打印原理分類介紹柔性傳感器的制造，主要可分為熔融沉積、黏彈性墨水沉積、粉末燒結熔化、還原光聚合和材料噴射五種。此外還有電子束熔化成形、定向能量沉積、黏合劑噴射、片材層壓等多種加工方式，但在柔性傳感領域應用較少。

2.1 熔融沉積

熔融沉積（FDM）是將絲狀熱塑性原料使用噴嘴融化，計算機控制噴嘴在工作平臺上有選擇性的擠出熱塑性長絲，熔融材料快速冷卻并固化成型，從底部構建部件逐層加工，直至形成整個實體造型的過程。

Kim 等[32]使用功能化納米復合材料熔融沉積，首次直接制造3D 多軸力傳感器并研究其特征，傳感器可以獨立地測量多軸力，當施加向Z軸施加正向力并產生1mm 的偏轉時，Rz和Ry分別減小2%和0.2%。向傳感器施加負載時，偏轉和力呈線性關系。米蘭理工大學的Postiglione 等[33]對傳統的熔融沉積原理進行了改進與創新，直接打印導電聚合物納米復合材料制造導電3D 微結構，這種方法被稱為液相沉積模型（LDM），基于高揮發性溶劑直接沉積，實現了不同類型填料的3D 打印，而不用擠出復合長絲。

圖1 仿生花開閉狀態示意圖［34］

熔融沉積還可以加工新型仿生響應功能的傳感器，比如中科院蘭州化學物理所的Hua等[34]基于聚乳酸（PLA）和多壁碳納米管（MWCNTS）在紙基材上熔融沉積成型，構建柔性光熱響應形狀傳感器，傳感器受到光照輻射時表現出很好的響應行為。隨后結合約束層紙和活性材料制備了光響應形狀變化花，3D 仿生花具有光觸發形狀變化行為，過程類似于花的綻放，花瓣的變化過程見圖1。

南洋理工大學Yang 等[35]同樣也將柔性傳感器應用在光響應仿生領域上，基于聚氨酯（PU）和炭黑（CB）的記憶復合材料，結合FDM 技術制造了具有出色的光響應的3D 打印光響應傳感器。自然光也可以觸發設備的形狀記憶行為。在生物醫學領域，加州大學伯克利分校的研究學者[36]還使用FDM 技術開發了一種具有加熱功能和溫度傳感功能的定制手套，這種手套可以由需要熱療的患者佩戴。

熔融沉積不需要使用激光，是目前最常見的3D 打印技術，技術成熟度高，具有易于使用、制造成本低、可以與多種復合材料兼容等優點。而且加工環境干凈、沒有毒氣或化學物質的產生，原材料以卷軸絲的方式提供，易于搬運和更換，廣泛應用于實驗室和小型簡單模型零件的成型加工。但是使用熔融沉積制造時，容易出現阻塞噴頭、復合材料黏結力不足、線材容易形成孔洞等問題，而且熔融成型速度慢、打印精度相對激光和光固化成型低。

2.2 黏彈性墨水沉積

直接墨水書寫（DIW）是3D 打印機使用噴嘴將高黏性墨水材料擠出到制造平臺上，沉積固化成型的加工方式，但加工時纖維直徑和沉積圖案受噴嘴直徑和移動路徑的限制。在2017 年12 月麻省理工學院的Zhao 等[37]提出新的改進策略并發表在《Advanced Materials》上，利用黏彈性油墨的變形不穩定性和斷裂性來克服DIW 的局限性。改進后單個噴嘴可以打印分辨率比噴嘴直徑更精細的纖維，累積墨水可以加工加厚或彎曲的圖案，而且可以打印有梯度的3D結構。

Wang 等[27]通過溶劑混合石墨烯/聚二甲基硅氧烷制成了特制的油墨，在打印機上通過控制墨水在硅晶片基板上的擠出，基于DIW 技術制造出具有高度有序多孔結構的傳感器，具有精確可靠的結構（六邊形、三角形和網格結構）和高度有序的排列。拉伸100個循環，歸一化電阻保持在±8%的小范圍內。傳感器用于測量手指彎曲見圖2(a)，手指彎曲和電阻響應曲線見圖2(b)，可以看出循環手指彎曲/釋放期間的電阻變化均勻、穩定和可重復，在監測相同運動時表現出優異重復性、耐久性。

水凝膠因為優異的生物相容性和皮膚匹配性成為了熱門柔性傳感材料，復旦大學的Lei 等[38]將制備的水凝膠作為墨水DIW 打印，并結合到電容器電路中，成功開發了一種熱響應雙網絡多功能皮膚傳感器。印刷的網絡結構柔順，具有亞毫米的分辨率、很高的壓力敏感性和電容-溫度響應，能夠感知體溫、手指觸摸和手指彎曲運動。刺激響應水凝膠傳感器在皮膚類傳感器的設計應用中有很大的空間。

蒙特利爾工學院的研究學者[39]通過注射器DIW打印聚乳酸/碳納米管復合材料，制造自由形狀的多功能3D液體傳感器。3D液體傳感器具有自由螺旋的幾何結構和良好的導電性，液體捕集功能可以更好的檢測液體，即使在短暫浸泡時間內也有出色的靈敏度和選擇性。傳感器重量輕、機械剛度好，可以在納米級系統中應用，例如精確測量和遠程控制智能設備等。

直接墨水書寫將配置好的墨水裝入噴墨裝置，通過電腦/軟件控制將墨水沿著設計路徑擠出針頭，層層堆疊，利用黏彈性墨水的固化沉積原理成型，成型原理簡單、制造成本低。通過改變打印參數，可打印出各種非線性圖案，但對打印墨水材料要求高（墨水通過針頭的時候要求其具有良好的流動性保證擠出，堆疊成型后需要具有自支撐能力保持結構的三維形態），容易阻塞針頭，打印材料強度和表面粗糙度不足、打印精度低。

圖2 手指彎曲和電阻響應曲線示意圖［27］

2.3 粉末燒結熔化

基于粉末燒結熔化原理的打印方式主要有選擇性激光燒結（SLS）和選擇性激光熔化（SLM），兩種工藝的最大區別是SLS不要求每一層金屬粉末完全熔化，SLM 則相反。成型前需要在工作臺上放置一層粉狀材料（金屬、蠟或陶瓷），再進行打印制造。高強度激光對粉末進行燒結，并將相鄰的粉末連接在一起，燒結熔化第一層之后，將粉末鋪設在前一層的頂部，再進行第二層的加工，然后不斷循環，層層堆積成型。

激光燒結可以改善電導率，精確地定制材料的納米結構并提供溫度控制。Agarwala 等[40]首次探索在市售繃帶材料上的激光燒結，用銀納米粒子氣溶膠噴射技術加工基板，實現更快的處理速度、更高的分辨率和更好的打印性。隨后進行激光處理，在激光燒結期間，高強度能量照射在銀膜上，因為熱能持續時間短，僅影響頂部銀膜，不會損壞基板。聚氨酯基材具有顯著的拉伸性能，斷裂伸長率為400%，傳感器周期性負載400 次以后電阻穩定。進行彎曲性能測試，應變傳感器圍繞桿被卷起之后不會失效，傳感器靈活輕便，可以檢測大應變，適用于柔性電子設備和家庭健康設備。

導電聚合物復合材料由緊密堆積的導電復合材料和聚合物組成，雖然提高了導電材料的體積分數具有更高的導電性，但也使復合材料的力學性能變差。普渡大學的研究學者[41]結合了DIW和SLS制造工藝加工軟硅膠彈性體和液態金屬，使材料具有固有的柔性和可拉伸性。加工過程采用四個增材制造步驟：基礎彈性體層的擠出印刷、液態金屬漿料的噴涂印刷、階段攻絲選擇性激活電路徑和包封彈性體層的擠出印刷。所有這些制造步驟都在同一高精度印刷平臺上進行，實現了多材料自動化復雜圖案印刷。在制造壓力傳感器和可穿戴電路領域具有很大潛力。

Rahimi等[42]開發了一種低成本的方法制造碳基壓阻式柔性傳感器，首先碳納米材料在聚酰亞胺膠帶上通過直接激光熱解產生碳跡線，然后將碳顆粒轉移并包封在彈性體材料內，制造出拉伸性好（高達100%應變）、敏感性強（高達20000 的應變系數）、堅固的應變傳感器。Son 等[21]將激光3D 打印應用在彎曲屏幕的開發上，先使用銀前體有機金屬溶液涂覆500μm 聚合物薄膜基板，然后用成本較低的近紅外（NIR）激光誘導微加工，完成傳感器的陣列制造和邊框電路互聯，制造工藝包括納米鹽池的原位生成、激光加工、沖洗和黑化。加工出單層、可彎曲、耐用、多點觸摸的傳感器，并成功解決了彩色顯示單元異色癥和干涉問題。

SLS和SLM技術制造工藝簡單、材料選擇范圍廣（尼龍、蠟、陶瓷、金屬等）、材料燒結利用率高、設計制造一體化，燒結成形精度可達到0.05～2.5mm，可打印熱塑性粉末、金屬粉末和陶瓷粉末。但這兩種技術的缺點也很明顯，因為是通過高能電子束加熱熔化材料，成型設備及材料成本高、輔助工藝、成型原理較為復雜，制造時會產生有毒有害的氣體，需要獨立的加工室。SLS和SLM技術在航空航天、精密制造、生物醫療器械等領域具有廣泛應用。

2.4 還原光聚合

光固化是使用紫外（UV）光逐層固化液體光敏高分子聚合物（如環氧樹脂）實現逐漸堆積成形的技術，主要有兩種類型：立體光刻設備（SLA）和數字光處理（DLP）。

SLA技術是指以液體光聚合物為打印材料，使用計算機控制激光，對橫截面的光聚合物進行掃描固化的過程。在完成最底層的固化后，表面再敷上一層新的聚合物材料，重復上述步驟繼續固化，直至得到三維實體模型。

DLP激光成型技術和SLA 技術比較相似，DLP使用高分辨率的數字光處理器投影儀來固化液態光聚合物。每層固化時像幻燈片一樣層層片狀固化，因此比SLA速度更快，通過數碼鏡面裝置上的特殊圖案照射，將暴露在光下的部分固化并完成一層的加工。當所有層都暴露在光線下時，三維實體模型加工完成[43]。

常見的SLA的打印機在含有液體或低聚物的樹脂浴中光聚合逐層制造，由于加工技術的不足，記憶聚合物（SMP）沒有在柔性電子領域應用。希伯來大學的研究學者[44]突破了材料的局限性，將熱活化SMP 用于柔性電子領域，使用SLA 3D 打印機進行熔融固體前體的光聚合反應，制造出3D SMP 結構，成功打印了低聚物熔體。因為形狀記憶材料3D物體可暫時變成平坦表面，所以可以直接在上面沉積其他材料，制造柔性形狀記憶物體。為了證明3D SMP 在柔性傳感領域的適用性，制造了電子溫度傳感器，實驗證明3D SMP 在軟機器人、微創醫療設備和可穿戴電子設備領域具有廣闊的應用空間。

Yang 等[45]將含有羧基的單壁碳納米管（SWCNT）與基于氫鍵的聚合物相結合，制造出性能良好的聚合材料，材料性質見圖3。圖3(a)、(b)顯示出材料具有良好的熱敏性，圖3(c)表示材料熱響應具有穩定性，圖3(d)展示了熱響應材料具有自修復和穩定性，從圖3(e)中看出，20%的單壁碳納米管均勻致密地分散在聚合物的表面上，圖3(f)展示了加熱時，存在過量SWCNT 的情況下會喪失熱響應。然后光固化打印橡膠狀光聚合物制造柔性假手，再與軟傳感器集成。對其進行性能測試：使用人手接觸軟假手提高其溫度，測試溫度與真實值相近，約為33.6℃。而且傳感器具有自修復性，其電氣和機械特性破壞后能夠多次自愈。

DLP技術被認為是低成本、高通量的增材制造技術。有研究學者開發出DLP可印刷彈性體[46]，其可拉伸率高達1100%，彈性體組合物運用DLP 印刷能夠直接產生復雜的三維晶格結構，例如各向同性的桁架結構、負泊松比結構和中空結構。將DLP印刷與銀納米粒子涂層和室溫燒結工藝相結合，加工出優異可重復性的3D巴基（Bucky）球，巴基球可加工為柔軟可變形的3D 結構用于柔性壓力傳感器。

SLA 和DLP 是最早實現商業化的打印方式之一，通過光逐層固化光敏聚合物的方式完成成型，打印材料黏度低、固化收縮率小、打印精度高、表面質量優異、加工速度快、固化過程中無有害氣體，可以加工結構外形復雜的原型和模具，但是光敏傳感器不適合光固化制造。光固化打印系統的造價高昂、維護成本高、對工作環境要求苛刻、材料較為單一（多為樹脂類），它們的成型的強度、剛度和耐熱性有限，不易保存。

2.5 材料噴射

基于材料噴射原理的標準噴墨打印技術也稱3DP 技術，所使用的PolyJet 3D 打印機與普通噴墨打印機原理類似，但并非在紙張上噴射墨滴，而是使用移動的噴墨印刷頭，在打印區域上噴墨，接著用紫外線將其固化沉積，層層累積，直到形成精確的3D模型，打印頭和粉末也和平面打印機相似。

Zhang等[47]把3D打印與冷凍鑄造相結合，噴墨印刷出3D 超低密度的石墨烯氣凝膠（GA）結構。將氧化石墨烯懸浮液（GO）加熱，使用多噴嘴噴射到3D 打印的冰支架上，然后浸在液氮中冷凍干燥，熱退火處理實現了超輕的GA衍架，做到了具有真正懸垂結構GA的3D打印，具有超低密度、高電導率和高壓縮性、一定的硬度和機械強度，可用作應變傳感器。所使用的冷凍鑄造3D 打印技術在設計制造儲能和催化等工程氣凝膠結構中具有很大的應用潛力。

圖3 聚合材料性能圖［45］

表皮電子系統（EES）是類似皮膚的電子系統，可測量皮膚的多項生理參數。Vuorinen 等[48]使用石墨烯/聚苯乙烯磺酸鹽[GR/(PEDOT: PSS)]和銀片油墨在透明膏藥上噴墨印刷溫度傳感器，與傳統的光刻處理裝置相比，制造步驟和廢料量變少。溫度傳感器被印在繃帶型基底上，為皮膚提供了良好的黏附性。該裝置可以直接監測人體皮膚的溫度變化，在最佳條件下（35～45℃），溫度檢測靈敏度較好。因為未封裝器件受環境所影響大，所以該裝置還不能和現有的溫度傳感器競爭。

噴墨打印對研究人員有著很大的吸引力，該技術成型設備簡單、成本低、操作簡易，非常適用于納米器件和電子電路，而且材料選擇靈活。從理論上講，任何粉末狀的聚合物材料都可以通過3D 技術進行印刷，是目前最為成熟的彩色3D打印技術，采用這種技術可制造出具有光滑表面的裝置。然而，在打印過程中黏合劑噴射容易堵塞，所得器件的強度和精度偏低，并且該技術的打印分辨率非常有限。

3 結語

3D 打印提供了一種新的制造方法，補充了涂覆、沉積、注入印刷等傳統技術在復雜立體結構加工領域的不足。本文綜述了基于3D 打印技術制造柔性傳感器的最新進展，首先介紹了基底材料和打印材料，它們的選擇需要考慮檢測環境和應用場合，例如在高溫環境下需要耐熱性基底、作為屏幕需要高透光性基底、作為皮膚傳感器可以選擇打印水凝膠材料。介紹了多種打印方法，有加工絲狀熱塑性材料的熔融沉積法、擠出黏彈性墨水固化成型的直接墨水書寫、激光燒結粉末的選擇性激光燒結和選擇性激光熔化、紫外光還原光敏材料的立體光刻設備和數字光處理、材料選擇靈活的噴墨打印。但是，3D 打印技術還有很多局限性。從加工精度方面，大多數加工方法成型精度在百微米以上，不足以達到精細加工的條件；從加工材料方面，3D打印對原材料要求高，需要便于絲化、粉末化制備來適應多種成型工藝，熔融沉積等方法對熱塑性材料過度依賴，缺乏多種打印材料。在產業化方面，在激光燒結和光固化等加工過程中能耗過高而且會排放有害氣體，適用實驗室和小型加工環境、而且缺乏相應的標準和完整的產品技術鏈。

相比傳統制造方式，3D 打印技術具有獨特的技術優勢，它改變了傳統減材制造的加工方式，實現傳統加工方法達不到的特殊的設計和精準制造，節約了大量原材料。所以3D 打印制造柔性傳感器件的技術存在著廣闊的發展空間，相信在將來，會有全面的技術標準和完整的技術鏈，開發出更多種類的柔性基底材料和打印傳感材料，制造出多功能、低成本、高精度的柔性傳感器。隨著科學的不斷進步，3D 打印必能揚長避短，成為柔性傳感領域極佳的制造手段。