3D增量制造技术被广泛应用于汽车、电子、航空航天、医学工程等领域,成为现代先进制造技术中的一项重要技术。微液滴喷射自由成形是一项重要的3D增量制造技术,采用喷头来喷射体积为微升至飞升的各种微液滴,通过微液滴在基板上逐步堆积成三维结构,可广泛应用于细胞打印和功能器件的制作,是数字化制造的一个重要发展方向,因此开展微液滴喷射成形技术研究具有十分重要的意义。本文在分析现有微液滴喷射技术的基础上,搭建了用于微液滴喷射成形的三维运动实验平台,设计了一种适合于微液滴喷射成形的压电式喷头。通过自行设计的基于CCD(Charge-Coupled Device)微液滴观测系统,对喷头的喷射过程进行了一系列的实验,为更好地理解液滴喷射行为奠定了基础。论文主要开展的工作包括：一、通过比较连续式微液滴喷射和按需式微液滴喷射技术的工作方式,采用了按需式喷射模式。对热泡式和压电式按需式微液滴喷射方式进行了详细的研究,确立了压电驱动微液滴喷射方式,阐述了压电式喷头的动力学过程和微液滴喷射模型以及喷射参数的影响。二、在微液滴喷射技术的研究中,微液滴喷射实验平台的研制是完成微液滴喷射研究不可分割的重要部分。本文自行搭建了供液模块及液滴观测模块,结合商用的微液滴喷头和驱动电源,成功地完成了微液滴喷射实验和数据采集。此外,还构建了三维运动工作台及其控制系统,为三维成形实验研究奠定了基础。三、微液滴喷头是微液滴喷射自由成形技术的核心装置,在理论分析的基础上,本文研发了挤压管式和压电膜片式两种微液滴喷头,并进行了实验分析。玻璃微喷嘴的可更换设计是自行研发的压电式喷头的一大特点,这种设计不仅有利于进行比较实验,还方便了喷嘴的清洗,延长了使用寿命。四、为了更好地理解微液滴喷射行为,以水及甘油混合物为喷射液体,本文在不同实验条件下,对商用微液滴喷头和自行研制的喷头进行了一系列喷射实验。实验确立了自行研制的喷头的有效喷射参数范围,如喷射频率,驱动电压幅值,高电平保持时间等。最后针对喷射过程中遇到的各种问题进行了总结和分析。