热固性环氧树脂基复合材料质量轻、化学稳定性和机械性能好,正逐步取代金属材料,广泛用于航空飞行器等领域。本课题研究该类材料的3D打印技术,研制以热固性环氧树脂为基体的打印材料,并对其进行多尺度协同增强增韧处理;根据喷头高度、挤出率、挤出速度以及喷头移动速度等参数对打印工艺进行优化,研制3D打印原理样机。本文以解决热固性复合材料的3D打印问题为目标,从材料制备和打印工艺两个方面展开研究,论文的主要工作和创新点如下:（1）基于军用无人机与军用战机用热固性复合材料的性能要求及可打性要求,确定了热固性复合材料的组份构成,包括基体材料、固化剂、稀释剂、增稠剂与增强填料等。研究了可用于挤出式3D打印的热固性复合材料基体的组份设计技术路线与制备工艺,确定了其力学性能、热学性能及流变性能的测试分析方法。（2）运用球磨、液相氧化—超声协同处理技术对碳纤维表面进行了改性预处理,确定了预处理的最佳工艺参数,研究并得到了碳纤维表面改性前、后的表面形貌与浸润性能的变化规律,研究了碳纤维平均长度及含量对材料力学性能的影响规律,提出了一种改进型复合法则,可在大范围纤维体积分数下实现对复合材料拉伸强度的预测,并对其机理进行了阐述。最终确定了碳纤维的最小平均长度及最佳含量。（3）采用多尺度填料协同改性技术对复合材料进行了增强增韧处理。通过向复合材料基体中添加微米尺度与纳米尺度填料,并优化填料的比例含量、表面处理工艺及分散手段等参数,在提高复合材料的综合性能指标的同时不损失其他性能,尤其是在不损失其他性能的基础上提高其断裂韧性。提出了改进型Halpin-Tsai模型,可对改性的复合材料的弹性模量进行预测。揭示了多尺度填料协同改性处理的增强增韧机理。此外,分析了多尺度填料对环氧基复合材料粘—温特性与流变性能的影响,确定其流变模型中的相应参数,预测其打印工艺窗口。（4）通过向复合材料中加入增稠剂,对复合材料的流变学行为进行了设计。使复合材料由牛顿流体变为非牛顿流体,即粘度随剪切率的变化而变化,且表现为剪切变稀。不同组份条件下的复合材料的流变学行为不同。通过对贮存剪切模量、损耗剪切模量和剪切屈服应力进行分析。确定了适合挤出式3D打印方式的材料的流变学特性规律。（5）提出了一种针对STL模型的高效分层算法,对STL模型中的三角形面片进行排序和剔除,用以精简数据,快速提取出只与切平面相交的面片,最后将切平面与每个面片进行求交运算。通过与商用打印软件对比分析,本文提出的分层算法快1.5倍左右。搭建了气动挤出式3D打印机原理样机,分析了喷头高度对打印效果的影响,提出了临界喷头高度h₀的计算方法,分析了挤出率、挤出速度与喷头移动速度对打印效果的影响。并针对多层打印问题,提出了多层打印的临界喷头高度的计算方法,选取了补偿系数。