FDM 3D打印是运用熔融打印丝料对三维模型进行快速打印成型的一种增材制造技术,具有成型成本低廉、成型过程无污染、打印机可拓展性强等特点,广泛运用于科教、生产、日常生活中。目前FDM 3D打印机基本能实现单色打印、双色打印,混色、彩色FDM 3D打印机多面向商业生产,缺少具备低价实用、混色程度高、能实现全彩色等特性的彩色FDM 3D打印机。针对现有彩色FDM 3D存在的混色程度不高、可打印的色彩范围有限等问题,本文设计了一种可实现充分混色的3D打印机喷头,完成了以下主要工作:(1)对国内外彩色3D打印技术发展现状进行调研,在对FDM 3D打印原理充分分析的基础上,选择近端送丝的送丝方案,制定减法混色原理与多进料口单喷嘴的喷头结构相结合的混色方案,确定打印丝料为ABS高聚物,并对ABS的流变行为进行分析,为混色喷头的流体仿真分析做准备。(2)提出了一种多进料口单喷嘴出口的喷头结构,并基于现有设备Prusa i3 FDM 3D打印机的MK8喷头,对其进行三维建模、仿真分析以确定喷头喉管、加热块、喷嘴的结构参数。随后,根据混色方案对喷头内流道进行流体仿真分析,确定打印丝料的进料角度,初步确定喷头的结构尺寸。(3)通过仿真分析不同熔融腔尺寸下打印丝料的混合情况,确定熔融混合腔的最佳尺寸。控制丝料的进料速度分析不同比例丝料进入喷头后的混合情况,并结合影响打印精度的主要参数,修正和优化打印工艺,优化混色效果。随后面向本文提出的混色喷头结构编写相应的程序,形成插件,便于后续混色喷头的实际生产和使用,进一步提升打印机的实用性。本文通过对一种FDM 3D打印机喷头结构的设计,通过结构、流体等仿真进行了系统的优化,论证了设计的可行性,为实现高效的真彩色FDM 3D打印提供了可参考的方案和思路。