三维打印(3DP)技术已经迅速发展成为目前快速成型技术的主流之一。与其他快速成型技术相比,其成型速度更快、成型材料更广、成型工艺更为简单、设备价格更为低廉,且三维打印技术可以高精度一次成型全彩色制件,不需要任何的后处理工艺。因此前景广阔,具有极大的市场价值和发展潜力。然而,彩色三维打印作为三维打印技术中最具有优势的技术却发展得较为缓慢,对于新设备、新材料、新工艺及不同行业间的交互研究不够,不能将设备、材料、工艺归一化地进行系统研究,导致三者的发展不能齐头并进,总是顾此失彼,进一步导致三维打印市场得不到扩大。因此,开发出一套完备的成型系统、成型材料和成型工艺对于三维打印成型行业乃至整个制造业领域而言,具有重要指导意义和巨大的市场价值。为此,本文围绕彩色成型系统、成型材料、成型工艺做了相关摸索和探究,研究的主要内容和获得的成果如下:(1)本文详尽解析了自主研发的型号为HW-P440的三维打印成型系统。介绍了机械运动系统、喷墨系统、铺粉系统以及控制系统的设计思路和过程,并从机械结构的角度入手,对现有结构做出了相应改进,解决了固有问题并提高了运动精度。大量精度测试表明,设备三维(XY平面和Z轴方向)运动精度优良,整体运动误差控制在0.02mm以内。(2)适用于三维打印成型技术的粘结剂和成型材料研发配制。深入剖析了喷头微滴喷射的原理及液滴与粉末的的粘结原理,结合平面印刷业墨水的指标要求,配制出实用的环保粘结剂,确定了成型材料主体粉末。通过粘结剂与成型材料粉末的大量试验测试发现,本文配制的成型材料粉末铺粉性能较好,与粘结剂发生粘结反应后,能成型出整体效果较好的实体制件。(3)彩色算法的编制及优化。本文基于切片软件得到的彩色截面位图信息和标准的打印输出格式,结合数字印刷中的半色调算法,深入探究其色彩转化原理。并基于C++语言面向对象设计的特点,编制了十余种真全彩位图信息转化二值点阵算法,并写成函数封装在CBit2prn类中。通过算法执行比较,确定了基于有序抖动的彩色算法,并基于MATLAB图像评价方法,得到了成像色彩最优的彩色算法。(4)成型工艺实验及缺陷解决。本文分析三维打印工艺特点,通过大量上机实验测试确定了最优的工艺参数,并对成型中的缺陷提供了解决措施。研究表明,制件所有尺寸精度误差均在2.50%以内,能够成形出尺寸在2毫米以内的细微结构,并且制件具有较好的表面质量,且实现了彩色实物的打印,验证了算法的可行性。