砂模3D打印是一种新兴的砂模造型技术,该技术能够对任意复杂形体进行造型,使砂模的几何设计灵活性大幅上升。然而在实际应用中,砂模设计仍沿用传统设计思想,尚未充分利用3D打印的技术优势、建立相匹配的砂模设计方法来进一步提升砂模性能。为了砂模3D打印工程应用的未来发展,有必要结合新工艺下的造型设计优势,对面向3D打印的砂模设计方法进行探索。分析砂模3D打印的工艺现状与技术优势,得到面向3D打印的砂模设计方向;在新工艺环境下,针对传统浇注系统存在的缺陷,通过对影响铸件质量的浇道设计要素进行分析,设计了曲线浇道结构来优化浇注性能与铸件质量,通过数值仿真实验验证了其有效性。针对新工艺下砂模几何形体影响打印效率的现象,建立了一种砂模结构优化设计方法,利用壁厚优化数学模型完成了薄壁砂模的设计工艺;针对新工艺下冷铁添加困难这一问题,利用数值模拟确定了冷铁控温措施的必要性,在此基础上建立了3D打印砂模的分型设计方法,使新工艺下该局部控温措施的实施成为可能。最后结合新工艺下的优化设计手段,建立了3D打印砂模工艺设计流程,并基于某厂铸件完成了案例研究。设计后的3D打印砂模能够提高浇注质量,加快生产效率,提升铸造经济性,降低工艺难度,使整体的铸造性能得到了进一步优化。通过发挥3D打印的技术优势,采用设计手段提升了砂模的综合性能,为3D打印砂模提供了一种新的设计方法。