快速成型制造技术是制造业发展的一个重要方向,也是当前各大学、研究机构和企业竞相开发的前沿制造技术。在这一领域美国一直处于领先地位,而欧洲、日本和中国也取得了丰硕的成果。目前,快速成型技术成本相对较高,主要应用在一些大企业,因此,研究的热点问题主要集中在降低成本、开发新型能源、新型材料和新的成型工艺与方法上,以加快快速成型技术的推广。在这种形势下,三维打印快速成型机产生了。三维打印技术无需激光,造价和使用成本低,且可靠性高,设备体积小,成型速度快,是一种能够被普及的快速成型系统。本文对三维打印快速成型机的材料,尤其是粉末材料进行了研究,分析了粉末的形状、粒度、粒度分布、粉末密度和成分以及溶液饱和度等对成型的影响,介绍了淀粉、石膏等粉末及其粘结溶液。开发了石膏基复合粉末和与之匹配的粘结溶液,通过试验和制件微观组织的分析,确定了主要添加剂成分以及在成型过程中的作用,并对所选用粉末和粘结溶液的理化性能进行了测定。本文设计的三维打印快速成型机的材料,采用石膏与添加剂的混合粉末作为主要原材料,与目前其它快速成型技术相比,成本更低,更环保,采取适当的工艺使其具有相当的强度,可以在某些场合替代现有的塑料和树脂模型,作为概念原型、功能测试的原型、模具和功能零件使用。将带限制的混料均匀设计应用于粉末的配方设计,在不影响分析粉末成分对制件性能影响规律的前提下,极大地减少了试验次数。得到了粉末配方对制件各种性能的回归方程,建立粉末配方的多目标优化模型。求解最优配方并进行试验验证,回归和优化结果在试验涵盖的范围内有效,可作为配方选择的依据。