随着科学技术的发展,三维打印技术与人类生活息息相关,而在制造工业中,相比传统的制造工艺,三维打印技术有打印更加方便、使用材料更加多样、制造过程更加环保的特点,使用者也随着三维打印水平的提高而有了更多更个性化的需求。因此,为了满足使用者在个性化以及商用方面的需要,设计了一种新型的三维碳粉激光打印机,优化了打印机主要零部件的结构,实现了模块化设计,并进行了相应的有限元分析以及运动学仿真,论文的具体研究内容如下:首先,通过理论分析以及市场调研,明确了打印机的设计思路,确定了打印机的结构,将打印机的整体工作部分划分为四个功能模块,分别是:激光发射系统,成像系统,铺粉系统,打印平台系统。通过对打印的速度以及精度进行分析,对激光发射装置进行光源类型的选取;根据灯影成像的原理,提出采用两种成像玻璃的方法,用来解决成像工作中采用零部件较多而引起的结构复杂的问题;为了方便和实现多材料或者复杂镂空结构的打印,针对铺粉系统提出新型的双管式粉仓结构;设计了满足打印需要的升降平台系统。其次,使用Solid Works软件建立打印机实体模型,以双管式材料粉仓中的磁辊为标准,进行打印机材料粉仓的尺寸与结构设计;使用Creo软件参数化建模功能进行材料粉仓齿轮的建模;完成成像玻璃以及打印工作平台的标准尺寸选取等工作。再次,为了获取能够使材料粉末达到烧结条件的激光功率数值,使用ANSYS Workbench软件对材料粉末进行热仿真分析;因为烧结固化所用的激光器在工作时会产生大量的热量,为了保证设备安全工作,对激光能够照射到的机构进行热力学分析:为了完成成像系统的设计,对两种成像玻璃进行热分析;对打印机的升降工作平台进行热力学分析,选取能够满足打印温度要求的工作台;再根据打印材料的熔点、密度等参数,进行打印材料烧结固化情况的仿真。最后,进行驱动装置的参数计算,选择合适的打印机驱动电机;并选择带传动作为打印机的驱动方式,确定带传动的类型,并完成传动带型号的选取;完成打印机虚拟样机的整体结构构建,并根据打印机虚拟模型,使用Recur Dyn软件进行运动学仿真分析,模拟打印机的工作过程。