随着人工智能和信息技术的更新换代,现代制造业变得更具有柔性。新兴的3D打印、物联网和工业机器人等热点技术大大促进了传统制造行业的发展,其中3D打印技术在近三十年里进步迅速。相比于传统加工制造方式,3D打印具有低成本、高效率、柔性高且材料损失少的优点,它将给智能制造行业带来深刻变革。本文基于压电微喷原理和可控焊锡颗粒喷射打印的需求,以实现热熔焊锡微液滴可靠、精确打印为研究目标,开展了基于压电微喷技术的热熔焊锡颗粒打印技术的研究。在绪论中讨论了当前国内外关于压电微喷技术、金属零部件打印成型和现有3D打印技术的研究现状。明确了本课题的研究目的和意义,并对课题的主要研究内容进行了详细的介绍。确定了焊锡颗粒打印系统各组成部分需要实现的功能。首先根据喷射打印出形状规则、大小可控的焊锡颗粒的需求确定了整体的设计方案。讨论了压电微喷装置的工作原理,并提出了以压电叠堆为驱动部件结合柔性铰链位移放大机构进行位移放大的驱动方案。确定了压电叠堆在位移放大机构上的安装方法并讨论了其有效性。然后根据结构尺寸优化分析的结果,对位移放大机构的结构尺寸进行了优化,提高了机构的工作性能和响应速度。完成了热熔腔体的结构设计并确定了加热方案。最后对装置进行了温度场分析和装配后的初步加热实验测试,验证了热熔和隔热方案的可行性。建立了用于瞬态分析和两相分析的多物理场耦合仿真有限元模型。通过分析瞬态仿真的结果,验证了所设计的位移放大机构可以满足实验的需求。基于多物理场耦合仿真分析,研究了焊锡在喷射过程中的运动规律和在基板上的冷凝固化机理。提取了不同驱动信号、不同目标面温度下进行仿真时得到的液滴打印形态、直径和高度。根据获得的结果,提出了热熔焊锡颗粒形状和尺寸的控制方法。开展了焊锡液滴累积打印的仿真分析,以验证通过焊锡喷射打印进行增材制造的可行性。完成了喷射装置的装配和实验系统的搭建。通过高速相机记录了焊锡液滴喷射铺展固化过程。通过研究不同目标面材料对打印结果的影响,确定了实验的基板材料。开展了不同电压幅值、占空比激励下的打印性能测试,提取了不同实验条件下的锡粒铺展形态、直径和高度。提出了基于激励调整来满足不同打印需求的控制方法。最后,进行了二维图形打印和多液滴累积打印的实验研究,验证了所设计的焊锡颗粒打印装置和所提出喷射打印控制方法用于3D打印或者增材修复的可行性。