3D打印技术采用增材制造方法,可快速一体成型,在各领域应用越来越广泛。基于熔融沉积成型（Fused Deposition Modeling,FDM）技术和粉末注射成形技术,采用316L复合材料作为FDM型金属3D打印原料,对打印工艺参数和打印喷头结构分别进行了设计优化。搭建了用于FDM型金属3D打印的实验平台和梯度加热型打印喷头,采用正交实验优化了打印工艺参数,并对喷头温度场进行了仿真分析,优化了喷头结构和材料,使用优化后的打印参数和新结构喷头打印时,喷头出丝顺畅,打印模型精度较高且成型试样层间结合性能好。借鉴了粉末注射成型工艺对打印生坯进行了催化脱脂和高温烧结,得到了不锈钢金属试样。论文主要研究工作和结论如下:（1）设计并优化了打印实验平台。改装FDM型塑料3D打印机的喷头为梯度加热棒料的打印喷头,升级了驱动控制电路和控制程序,与搭建的Delta型3D打印机作了对比。结果表明:改装后的打印机,丝材沉积过程平稳,可获得表面精度更高的成型试样。（2）设计实验研究了打印原料加热相变过程。结果表明该复合材料受热特性为:软化温度155±2℃,作为FDM型耗材时的熔融挤出温度为190～200℃,受热温度达到205±2℃时材料热塑性会产生永久性损失。（3）优化了打印工艺参数。通过分析FDM型3D打印的工艺参数对打印成型试样的影响,选取打印试样高度误差、偏移量作为评价指标,将打印层高、喷嘴温度、出丝速度作为影响因子进行了正交优化实验,参数优化结果为:当打印层高0.25 mm、喷嘴温度195℃、出丝速度70 mm/min时,可获得更高表面质量的试样。（4）建立了打印喷头的梯度加热仿真分析模型。分析了喷头中主要传热方式和数学理论,针对喷头结构建立了稳态热分析仿真模型和流道仿真模型,并基于Maxwell理论模型和Bruggeman理论模型,求解了金属复合材料导热系数。（5）优化了打印喷头加热结构,更换了支撑材料。对喷头结构模型进行了热分析仿真,得到了不同的喷头稳态梯度温度分布云图,并与打印试样实验结果对比分析,发现铝合金支撑架与喷头料管的连接起到了“散热”作用,导致挤出丝产生堵料现象。改变了支撑板材料,将隔热性能好的复合纤维板作为喷头支撑板,在同样的加热温度梯度下,料管温度分布得到了改善,“散热区域”最低温度提高约4℃。分析还发现利用喷头支撑结构对料管的散热作用,可缩短熔融区域温度宽度。优化后的喷头结构为:支撑结构在加热块T1和T2之间与料管连接,3个加热块进行加热且加热块T1-T3温度梯度为195、185、155℃,料管长度为110 mm。对优化后结构进行了稳态热分析和流道分析,发现喷头料管加热熔融区域集中于喷嘴附近,且加热软化区域温度梯度过渡较好。使用该结构喷头,在实际打印时未发生堵料和试样分层现象。（6）对打印试样进行了催化脱脂和高温烧结。脱脂工艺参数为:脱脂温度120～130℃,HNO3蒸汽通入速率为0.03～0.06 m L/min,N2流量为100～200 m L/min。该工艺下,试样外形保持完好,脱脂速率可达1 mm/h,脱脂失重率为7.0～7.9%。烧结工艺参数为:烧结时炉内压力+0.04 MPa,热脱脂温度为350、450℃,烧结温度为1380℃,烧结温度节点保温30 min。烧结完成试样产生致密化收缩,收缩比约为10%。