3D打印技术作为科技发展的前沿技术,是当今世界的研究热点之一。熔融沉积成型（Fused deposition modeling,FDM）因为原理简单、设备成本低、成型原料广泛、产品生产周期短等特点是目前应用最广泛的3D打印技术之一。但由于FDM常用材料的热穿透性比较低,打印喷头的挤出力较小,FDM打印机普遍存在打印速度慢的问题。为了解决这一弊端,有学者将FDM打印机喷头改为传统的螺杆挤出结构,这种方式相比传统FDM打印机来说极大地增大了喷头的体积和重量,更造成了打印制件分辨率的下降,难以应用于桌面级FDM打印机。本文设计了一种激光辅助两段式螺杆挤出装置,利用激光预加热克服高分子聚合物线材的低热穿透率问题,利用螺杆增大喷头两端压力差克服喷嘴堵塞的问题,能够在增大打印机速度的基础上,保证打印制件的分辨率不下降、喷头的体积不过大。本文的主要研究内容如下:针对目前FDM打印机相关专利文献中挤出喷头的结构设计,对比分析这些喷头的优缺点,在此基础上设计一种激光辅助两段式螺杆挤出喷头,并阐明其工作原理与特色。利用相关公式、参考相关系列化原件的尺寸初步确定新型喷头内部的各元件尺寸。对新型打印喷头的关键零部件微型螺杆和挤出喷嘴进行分析与优化。运用有限元的方法对微型螺杆内部压力场和速度场进行分析,并与理论推导相比较,探究影响挤出能力的关键因素。对微型螺杆的螺旋升角、螺槽宽度、螺槽高度、机筒间隙等几何参数进行分析,获取影响挤出流率的关键参数,进行微型螺杆结构的优化设计。对不同喷嘴收缩角和不同口模长度下熔融态聚合物的流动情况进行对比,以此为基础,确定喷嘴的最佳参数。对熔融态聚合物在离开喷嘴之后的形态演变进行分析,分析得出挤出胀大比可以作为评价FDM打印喷头分辨率的指标之一,并设计仿真与实验验证了新型喷头的胀大现象与传统喷头相比不会有明显的增大。利用聚合物材料的流变特性研究在FDM挤出过程中材料的熔融行为和挤出聚合物的挤出胀大现象,通过实验验证了分析和数值模拟的正确性,并根据实验数据拟合了胀大比与喷嘴温度和挤出速度的线性回归方程。以传统喷头的挤出胀大模拟为基础,对新型喷嘴的胀大现象进行分析,研究螺杆转速和喷嘴温度对挤出胀大现象的影响,并与传统喷头的回归方程相对比,证明新型喷头能够保证在提高打印速度的基础上,保证打印制件的分辨率不下降。