3D打印技术由数字三维模型直接制造实物,近年来成为制造领域的研究热点。熔融沉积成型(Fused Deposition Modeling,FDM)技术是一种重要的3D打印技术,具有原理简单、操作安全等优势,应用广泛。传统FDM 3D打印机只能沿着单一方向打印,打印自由度受限,论文针对这一问题开展研究。论文主要工作包括:1.设计了一种多方向FDM 3D打印系统方案。设计了多方向3D打印硬件结构,在单方向打印的基础上,使打印平台可以自由旋转从而实现多方向打印。进一步设计与硬件结构配套的软件算法,包括基于形状分析的模型分割算法、基于广度优先的路径规划算法、基于伪双目视觉的视觉监视算法、以及打印控制等。各部分算法协同配合,可以最大限度减少支撑结构,避免材料浪费,保证打印过程的连贯性,并在一定程度上保证了打印精度。2.搭建了多方向3D打印原型系统。基于上述设计方案,搭建了基于五轴机械系统的多方向FDM 3D打印硬件平台,并基于Visual Studio 2010软件开发平台实现各个算法模块,实现模型到完整实物的连续打印。首先将输入的模型分割成可以自支撑打印的多个模块;随后对模型分割得到的各个模块进行排序,确定其打印顺序;然后分别将每个模块切片,每个切片文件按照排序结果进行连接,生成可以控制打印机执行打印操作的指令文件;每打印完一个模块,打印平台带动已打印部分进行旋转,使工作平台和已打印部分处于适合下一模块打印的方位;旋转完成后,视觉检测系统对支撑下一模块的截面进行水平度检测并矫正。3.提出了多方向FDM 3D打印工艺改进方案。针对多方向3D打印表面粗糙的问题,提出了改进方案。针对视觉检测受机械系统精度影响的问题提出了立体视觉系统代替伪双目视觉系统。针对模块间连接强度低的问题,提出了用二氧化碳激光器加强连接强度的解决思路,初步实验证明了方案的可行性。通过对3D打印工艺改进,提高了3D打印产品质量。