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碳纤维复合材料是在密度、刚度、重量、疲劳特性等有严格要求的领域颇具优势的新型复合材料。但碳纤维复合材料成型制造中复杂低效的工艺流程、较高的成本、对模具的高精度需求及无法成型复杂模型,制约了碳纤维材料作用的发挥。3D打印技术由于其增材制造的特性,具有一体成型、不受模型复杂度限制的特点。因此,碳纤维复合材料与3D打印技术相结合应用于工业领域,能够同时发挥优异材料、快速成型的优势,具有广阔的应用前景。材料制备是3D打印应用的前提。但现有的制料装置大部分是针对普通塑料的挤丝机,碳纤维复合材料制备时的流变特性、所要求的加工性能与传统3D打印所使用的普通塑料在成型工艺上差异极大。针对3D打印用碳纤维复合材料的制备问题,研究了其挤料装置、原理及工艺条件,从理论和实验上对其特性进行了分析,为面向碳纤维复合材料3D打印系统的实现提供了基础。主要完成工作为:(1)3D打印用碳纤维复合材料挤料原理的研究。分析了碳纤维复合材料的基本特性和加工工艺,对利用3D打印熔融沉积成型工艺加工碳纤维复合材料的可行性进行了仿真分析。根据碳纤维复合材料加工工艺要求,明确了挤料装置工艺条件要素要求,并对工艺可行性进行了分析。(2)3D打印用碳纤维复合材料挤料装置的研究。针对挤料装置挤压系统中最核心螺杆部件进行设计。通过螺杆原理理论与经验相结合分析,设计了与3D打印熔融沉积成型工艺要求相匹配的螺杆装置,对挤压系统中固体输送段和熔融段内的流体进行理论计算分析,验证了螺杆参数设计的合理性。(3)3D打印用碳纤维复合材料挤料装置特性分析与实验分析。建立挤料装置挤压系统的流道模型,对挤压系统流道模型进行数值模拟,在理论上验证了装置设计的合理性。使用控制变量方法针对不同碳纤维质量份数、螺杆转速和加热温度的工艺条件下挤料装置挤出的丝材,进行3D打印,并测试打印件力学性能,分析不同制备工艺条件对碳纤维复合材料性能产生的影响。通过对3D打印用碳纤维复合材料的挤料原理研究、挤料装置设计及实验分析,为实现面向碳纤维复合材料的3D打印系统提供了依据与参考,对3D打印走向工业应用具有重要作用。