IPMC(ion-exchange polymer metal composite,离子交换膜金属复合材料)的结构类似三明治,在基膜的两侧各镀上一层金属电极,当在其厚度方向上施加电压时,IPMC向阳极发生弯曲,产生驱动力。但是IPMC输出力小,这一缺点限制了它在更多领域的推广使用。Nafion膜作为IPMC材料的基膜,改善Nafion膜的性能,能够对IPMC性能改进起到很好的促进作用。本论文针对IPMC改性研究与复杂形状IPMC应用实际需求,首次提出并研究了IPMC中Nafion膜的3D打印技术方案。首先,介绍了IPMC以及IPMC改性技术在国内外的研究现状,分析了3D打印技术打印IPMC基膜的可行性,并指出实现3D打印IPMC基膜的技术瓶颈。其次,对Nafion溶液添加MWCNTs(多壁碳纳米管)进行改性实验,并制得MWCNTs/IPMC,通过实验验证MWCNTs改性方案的正确性。然后,针对复杂形状IPMC的制备以及现有材料改性困难的问题,确定了3D打印的系统框图,设计了3D打印机的机械部分,并利用Adams进行了动力学分析。针对IPMC基膜3D打印的特殊性,对压电喷头进行了设计,并对设计的喷头进行了CFX仿真。最后,对3D打印机的控制系统,选定了部分硬件电路,研究了压电喷头、步进电机的驱动系统,画出了压电喷头、步进电机的控制框图,并针对主要的元器件进行选型,设计了主要控制电路。