Si3N4陶瓷材料凭借其各项优异性能,而被广泛应用于诸多领域。然而,该材料自身所具有的较高弹性模量以及硬脆特性,使其在加工制造,特别是针对复杂结构产品成型与加工等方面变得尤为困难。陶瓷材料3D打印技术的出现,在一定程度上可以解决这一问题。目前,在诸多针对陶瓷材料的3D打印方式中,直写式3D成型技术因其设备成本低、原料制备简单、成型效率高、后处理工艺简单等优点,而被受到广泛关注。但该成型方式所存在的打印精度低、打印层间界面质量差等问题,也严重影响了其发展与应用。在此背景下,本课题研究定位于非氧化物陶瓷Si3N4的高效3D成型与先进制造,通过自行设计搭建高精度直写式打印设备,利用模拟仿真技术对设备挤出系统关键关键结构进行参数优化,并对Si3N4陶瓷打印泥料配方进行设计及优选;利用设计优选配方及工艺参数,实现Si3N4陶瓷的多精度3D成型,并对打印样品进行电磁场辅助烧结,表征其基本指标与性能。课题研究首先在现有3D打印开源技术的基础上,针对陶瓷材料的成型特点,对直写式3D打印系统平台进行了整体设计与优化改进,重点关注泥料挤出系统和运动控制系统的升级与制造。完成整机设计与改进后,研究进一步采用ANSYS FLUENT仿真软件,以Si3N4陶瓷为模型材料,对泥料的“气压挤出”与“螺杆挤出”过程进行流体仿真分析与对比,优选出“螺杆挤出”方式并完成针对此挤出结构的参数优化,最终实现设备的试制;并以此实验平台为基础,对不同成型精度下的Si3N4陶瓷挤出过程进行模拟仿真,将仿真结果进行工艺配合度分析,为实际打印过程提供工艺参数指导。最后,课题从实际应用的角度出发,通过试验测试与对比分析,开发出低有机添加剂含量、高成型稳定性条件下的Si3N4基陶瓷打印泥料配方,并在300μm、600μm、1000μm三种不同打印精度下实现高质量的3D成型;打印样品使用电磁场辅助烧结技术进行无压快速烧结,其致密度均可达90%以上;显微结构整体均匀,样品内部具有明显的气孔相分布;随着打印精度的提升,气孔等显微结构缺陷分布逐渐减少,但样品宏观抗压强度与模量逐渐降低。本论文课题,从机械设计制造和陶瓷材料制备的角度,系统全面地研究了以Si3N4为代表的非氧化物陶瓷直写式3D成型及烧结过程。该研究有助于填补Si3N4陶瓷直写式3D打印研究领域的技术空白,并为外场辅助作用下的非氧化物陶瓷结构功能一体化设计与制造奠定必要基础。