熔融沉积成型技术(FDM)作为应用最广泛的增材制造技术,有着操作简单、材料利用率高、可快速成型等优点。然而目前适用于FDM的材料比较有限且打印制品性能较差,限制了其在航空航天、工艺制造、医疗器械等领域的应用。聚醚醚酮(PEEK)作为特种工程塑料之一,与FDM常用的材料相比,耐高温性、耐腐蚀性以及机械性能等特性更加优异,将PEEK作为3D打印材料使用,可以进一步扩展PEEK在各领域的应用。然而,PEEK的熔点很高,导热性较差,在进行FDM成型过程中热量在层间分布不均匀,容易引起过多的热应力和热裂纹,影响成型。此外,FDM打印过程中,层间粘结的限制以及孔隙的存在会极大的影响制品的力学性能。为了提高PEEK的FDM成型性及其制品的力学性能,本课题利用多壁碳纳米管(MWCNT)来改性PEEK。但是在制备复合材料的过程中,MWCNT易团聚,影响性能发挥。为了实现MWCNT在基体中的均匀分散,采用聚醚酰亚胺(PEI)包覆MWCNT。一方面,PEI与MWCNT之间能够形成π-π络合作用,可以阻止加工过程中MWCNT团聚的发生;另一方面,PEI在结构上与PEEK相似,可以提高与基体的界面相容性。本文首先通过研究填充率、喷嘴温度、平台温度、打印速度以及光栅角度对打印制品拉伸性能、弯曲性能和结晶性能的影响,确定PEEK最佳的FDM成型参数,为后续复合材料的打印提供指导。研究表明:适当提高喷嘴温度、平台温度和打印速度可以提高制品的结晶度,从而提升其力学性能,打印制品随着填充率增加结构更加密实,强度提高,光栅角度通过影响沉积丝材的取向对制品的力学性能产生影响。最优的FDM打印参数为:填充率为100%,喷嘴温度为380℃,平台温度为150℃,打印速度为20 mm/s,光栅角度为±45°。其次,采用PEI包覆MWCNT,对比包覆前后PEEK/MWCNT复合材料的流动性、热稳定性以及3D打印样条力学性能等。研究表明:添加少量纯MWCNT可以提高PEEK的结晶度、导热性、热稳定性以及打印样条的力学性能,但MWCNT的存在会限制PEEK分子链的运动,导致复合材料的流动性变差。同时,随着未修饰碳管含量的增加,MWCNT的团聚更加明显。PEI包覆后,MWCNT在PEEK基体中的分散性得到改善,同时也提升了复合材料的流动性和可打印性能。PEI包覆的MWCNT含量为2 wt%时,弯曲强度和模量最大,相比于纯PEEK分别增加了25.2%和21.8%。最后,采用有限元分析的方法对PEEK和PEEK/2%MWCNT复合材料熔体在3D打印喷头管道中的温度场和速度场进行模拟仿真。结果表明,随着材料输送,熔体内部温度提高,熔体速度分布以中心为半径向外扩散。PEEK/MWCNT复合材料在出口处的温度分布更加均匀,熔融更充分。另外,两种材料速度分布的差异较小,添加2 wt%的MWCNT不会对材料的流动产生不利影响。