3D打印技术已越来越广泛地运用于现实的生产、加工、制造中。在这一新兴领域的应用中,按需滴化微喷技术展现出强大的发展潜力,同时相应的技术瓶颈也开始出现:现市场上存有的微滴喷头的微喷分辨率及打印精度还不能满足工业应用的要求。本课题研究的目是设计和制作一款高精度的压电驱动按需式微滴喷射装置,它主要应用在3D打印行业,实现微滴在不同的粘度范围内按需滴化微喷射。考虑到按需式微滴喷射技术对3D打印的影响,本课题首先分析了按需式微滴喷射理论,分析了四种类型的按需式微滴喷射技术,确定了本文采用的微滴喷射技术——机械撞针式按需滴化压电微喷技术,推导了其按需式微滴喷射动力学模型,并进一步分析了要实现按需式微滴喷射的必要条件。为压电微喷装置的机械结构设计奠定了理论体系知识基础。基于对按需式微滴喷射机理的理论研究,结合压电驱动理论分析,本文完成了放大机构、撞针、喷嘴等一些压电微喷装置的关键零部件的结构设计及压电微喷装置的总体设计,为下一步利用流体仿真软件平台Fluent对微喷腔内的流体的流动及液滴微喷进入空气阶段进行建模分析奠定了理论依据。完成压电微喷装置的机械结构设计后,本文对按需式微滴喷射过程进行数学建模以及数值仿真分析,根据流体动力学建立了微喷流体流动的控制方程,明确了使用欧拉法中的流体体积法VOF模型仿真液滴生成中对自由面的建立,确定了用有限体积法来离散流体的控制方程。数值仿真为3D打印按需滴化微喷射喷头的结构设计提供了优化参考,并为后期的按需式微滴喷射实验提供了相关的指导。最后,本文对相关关键零部件进行了性能测试、设计完成整个压电微喷系统,并基于此进行了关于按需式微滴喷射的相关实验研究。