3D打印技术是近年来兴起的一种先进增材制造技术。该技术具有一体成型、不受模型复杂度限制的特点,极大地缩短了产品的研制周期,提高了生产效率。连续碳纤维复合材料有着质轻高强、内柔外刚、耐高温、耐腐蚀等诸多优良特性,被广泛应用于各大尖端科技领域。将连续碳纤维复合材料与3D打印技术相结合,能够同时集成连续碳纤维材料的优良特性和3D打印技术自由成型的优势,具有广阔的应用前景。连续碳纤维复合材料3D打印技术采用基于熔融沉积工艺的逐层叠加方式,依靠基体材料从熔化到凝固的自然粘结实现三维成型。由于基体材料类型、成型温度、层高、结构精度等多方面因素影响,打印件存在各层之间无法紧密粘连,成型致密性差等问题,严重影响成型性能。针对这一问题,提出了连续碳纤维复合材料3D打印的滚压装置及其控制方法,完成了滚压装置、轨迹跟踪算法、电路控制系统的设计,有效的提高了打印件的成型性能。本文主要研究工作如下:(1)滚压装置研究。针对3D施压打印过程中提出的多方向施压与压力大小可调的需求,设计连续碳纤维3D打印滚压装置。为确保对碳纤维打印件施压的准确性与灵活性,设计了滚压装置的旋转结构和施压结构,能够保证碾压各个方向的打印轨迹,并通过调整压辊与喷头的相对位置改变施加压力的大小。滚压装置的设计融合了施压结构与打印喷头,实现了以“边打边压”的方式完成整个打印流程。(2)压辊轨迹实时跟踪算法研究。由于3D打印自由成型的特点,打印轨迹复杂而多变。滚压装置需要实时识别跟踪所有打印轨迹以完成精准及时的施压。针对以上问题,设计了压辊轨迹跟踪算法。通过提取识别所有的成型路径,对直线型轮廓,曲线型轮廓,填充部分分别进行处理,得到基于压力实施装置物理特性的压辊轨迹,从而得到控制滚压装置旋转动作的指令集,最终实现滚压装置精准碾压所有的打印轨迹。(3)3D施压打印控制系统研究。在3D打印机三维运动与工艺条件控制基础上,设计集成压力控制模块的3D施压打印控制系统,进行3D打印过程中运动、旋转、压力、工艺条件等多变量协调处理。设计了控制系统的控制电路和控制方法,绘制了控制系统的完整硬件电路板,设计了滚压装置的运动控制方法以及施压反馈控制方法,得到了3D施压打印完整控制系统,实现了滚压装置与打印喷头按照控制规则有序的配合工作。(4)3D打印压力控制系统的实验研究。将上述滚压装置,压辊轨迹跟踪算法,硬件控制系统与3D打印机进行集成,在完整系统的基础上进行打印实验。使用压力反馈系统在打印开始前进行施压大小设置,以不同压力完成整个施压过程。测试在不同的压力条件下,连续碳纤维3D打印样件的力学性能,并对未加压以及施加不同压力后打印件的成型性能进行对比分析。综上,通过对连续碳纤维复合材料3D打印的滚压装置及其控制研究,能够增强3D打印成型件的层间致密性和力学性能,为高性能3D打印奠定基础。