基于熔融沉积制造(FDM)的3D打印技术具有维护方便、节约材料、成型时间短、运行维护成本低、材料利用率高、无污染、设备体积小等优点,在3D打印领域具有广泛的应用,近年来已经成为制造业最为热门的研究与开发课题之一。当前FDM 3D打印机普遍只有一个或两个喷头,对于双喷头,一般是主、副两喷头结构,主喷头打印模型轮廓,副喷头打印模型的辅助支撑,一般情况下辅助支撑在模型的后处理阶段是要剔除的。因此即使是双喷头,也只能打印单一颜色模型。课题主要针以上问题展开研究。课题围绕三喷头FDM 3D打印机实现三色模型打印展开研究。首先研究了以多组喷头运行时互不干扰,每组送丝系统的丝料不能相互缠绕,以及在送丝过程中设备结构稳定性为基本原则,提出了三组喷头机架相互平行的方案,对关键运动系统和部件进行了设计、计算和选型,利用Solid Works软件对各结构件进行了建模和整机装配,构建了虚拟样机。对多喷头FDM 3D打印机的关键技术进行了研究:对多喷头的预热时间差问题,提出了设定时间缓冲带依次循环控制喷头组的预热时间的解决方案,并通过建模确定了喷头组的预热时间的控制策略。针对喷头切换过程中存在误差的问题,提出在关键位置安装位置传感器和装配调整相结合的解决方案,确定了多轴联动的控制策略,确保设备工作过程多组喷头互不干扰。设计了多喷头FDM 3D打印机控制流程,研究了多色彩模型轮廓轨迹线成型过程,利用Solid Works软件运动仿真功能对三喷头FDM 3D打印机打印过程进行了虚拟仿真,验证了结构设计和控制策略是合理可行的。