1. 目的及意义

3D打印技术又叫增材制造技术，作为一种综合性的应用技术，集合了机电一体化技术、数字CAD/CAM技术、信息技术、化学与材料科学等诸多方面的前沿技术知识，综合了机械、电子、软件、材料等多个学科具有很高的科技含量。

对于3D打印技术从设备数量上，美国各类3D打印设备占据世界40%左右，而中国仅有8%。我国在高性能零部件快速成型方面仍具有很大的提升空间。对于工艺技术方面的研究，国外主要是基础理论与工艺控制研究，而我国则更多偏向于经验与反复试验；对于成型材料基础与制备工艺研究和产业化方面相比于国外仍存在一定差距；3D打印工艺装备国内虽有研发，但智能化程度仍不足；并且大部分设备核心元器件还依靠进口。因此，需要针对关键核心技术进行开发并突破，开展成型材料、成型工艺、装备核心器件及相对应处理软件等薄弱方向的研究；需要加快3D打印技术制造工艺研究，研发对应数字模型、工艺控制软件，提高3D打印过程的工艺稳定性。

碳纤维复合材料的3D打印对于非金属材料3D打印在工业领域应用具有重要示范作用，在基于碳纤维复合材料3D打印的研究方面，也引起国内外学者的兴趣。如利用碳纤维短纤与热塑性材料混合打印，分别测试碳纤维颗粒在不同含量、不同纤维长度的情况下，对成型模型拉伸性能和弯曲性能的影响，从而得出了在一定范围内的碳纤维增强的热塑性材料在机械性能上有明显提升的结论。碳纤维复合材料3D打印模型的成型质量受多个相关参数的影响，通过对碳纤维短纤复合材料成型过程的实验研究，总结了影响碳纤维3D打印成型质量的几个关键参数：丝直径、膨胀率、基础速率、碳纤维含量、挤出温度和喷头大小。其中在打印成型的过程中，3D打印是层层叠加成型的，各个层面所受压力的不同，其力学性能将会导致产品的致密性不同，纤维层间的致密性影响成型性能。如果结合性差，导致容易分层。且根据不同产品硬度的需求，对产品的致密性也有着不同的要求。因此，需要在打印过程中，实时施加压力，通过压力进一步增强层间结合性，也保证产品能够达到设计需求的硬度。

2. 研究的基本内容与方案

2．研究（设计）的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

对于研究内容，主要是

（1）能够设定压力值。

（2）在打印过程中，能够检测到压力大小。

（3）能够通过控制系统反馈到机械装置，调节压力大小。因此为满足打印成型的产品满足产品需求，需根据碳纤维短纤复合材料3D打印的机器结构和打印流程设计出一个实时监控的压力监控系统，以保证打印成型的产品达到应有的要求。