3D打印(Three Dimensional Printing)是一种新兴的三维实体制造技术。基于FDM(Fused Deposition Modeling,熔融沉积)的打印方法是目前世界主流的3D打印技术。由于FDM打印设备机械结构简单、成型丝材易于购买,因此FDM打印机一经推出就受到了各个研究机构和机械加工公司的青睐。但是这种打印机成型精度低、打印速度慢,其缺点限制了FDM打印机的推广应用,因此目前仍需要对FDM打印技术进行研究,以进一步提高FDM打印机的性能。本文研究内容主要是针对目前的FDM技术的3D打印机的打印效率低、成型精度差等缺点,首先对3D打印机工作原理进行分析,然后对喷嘴挤出机构、送丝结构、散热结构、平台及机身结构进行了改进分析,着重分析了散热结构参数对系统散热的影响,通过结构优化解决了热量分布不均的问题。对打印机X、Y和Z方向上的喷头位移定位精度进行了计算,并分析了喷嘴结构对熔融态聚合物丝材在挤出机构内部流动行为的影响,利用数值仿真手段分析了压力-聚合物流动速度之间的关系,优化了聚合物在喷嘴内的流动特性,验证了喷嘴形状和结构参数对打印精度的影响。采用多相流模型对挤出头组件进行模拟,分析了不同工况下挤出头温度分布和速度分布等方面的特征,并研究了打印速度、打印温度及层厚对打印质量的影响,分析得到最优的打印参数,提高了零件打印质量。