熱塑性復合材料在日益增大的飛機結構中的價值也得到驗證，它支持快速制造，能滿足未來窄體和先進空中機動平臺預期的更高生產率。熱塑性復合材料結構還可以實現焊接組件，省去了緊固件，從而進一步縮短了生產時間、成本和重量。并且，在更大的部件上使用熱塑性塑料，如縱梁、框架、艙壁和機身蒙皮板，是非常有益的。頂級航空供應商的目標是將熱塑性復合材料應用于可能實現自動化高速率生產的應用中，即在極短的周期內重復熔化、成型和固化材料。

飛機在使用中會受到損壞需要修理，熱固性復合材料的修復技術已經得到了很好的發展，包括使用粘結復合材料修復補丁修復原始結構的常見方法。自上世紀90年代以來，熱塑性復合材料結構修復已經開始流行，但類似的修復技術仍在發展中。

在實際操作中，有以下工藝序列：

1. 檢測損壞: 光學測量系統檢查要修復的部件，并確定需要移除的材料的面積和深度，盡可能減少損壞。
2. 研磨修復區域: 去除損壞的材料（使用五軸超聲移動塊機器人），提供一致的質量、尺寸精度和可重復性。為了用精確的修復補丁替換被移除的層，修理區域被加工成階梯狀。
3. 測量修復區域: 必須精確測量階梯修復區域，以制作精確貼合的修復補丁。
4. 制作修復補丁: 使用定制的纖維鋪放和連續纖維3D打印制作修復補丁預制件，然后進行加固。
5. 修整補丁: 加固后測量補丁，并與階梯式修復表面進行比較。
6. 焊接補丁:使用激光束焊接將補丁熔合到修復區域。

常見的熱塑性復合材料焊接方式有紅外焊接、超聲波焊接和感應焊接。評測焊接的效果，多以焊接接頭的拉剪強度判定。超聲波焊接的效果一般最好，但材料本身對焊接部件性能的影響較大，對特定熱塑復合材料最佳焊接工藝參數的研究，是當下研究的重點。

當前，研究的材料主要為纖維增強聚酰胺6 (PA6)和聚苯硫醚(PPS)。國外團隊還在研究制造帶有曲面的補丁、在彎曲部位焊接/融合曲面補丁，以及使用碳纖維增強低熔點聚芳基醚酮(LM-PAEK)帶狀材料。