三维金属堆铸技术是以增材制造技术为依据的三维成型技术。目前在中小型企业生产较为复杂的箱体零件,基本通过传统金属浇铸方法来实现。传统金属浇铸存在工艺粗糙,成型工件晶粒组织粗大,性能较差,并且工作环境恶劣等问题。目前工艺技术较为成熟的增材制造技术,如直接金属沉积(DMD),电子束融熔技术(EBM),分层实体制造技术(LOM)等存在工艺复杂或原材料加工要求较高,成本过大,成型速度较慢等限制,并没有广泛应用于各个领域。本文提出的三维金属堆铸技术,可以解决以上问题,堆铸出性能优良、成型速度较快的成型件。目前较常见的增材制造技术使用的原材料多为丝状和粉末状,三维堆铸技术使用的金属材料形状可以是小块、小颗粒或粉末,可利用的材料种类多样,提升增材制造技术的应用范围。本研究的主要工作内容有以下几个方面。首先,讨论和设计了三维运动平台结构,硬件和软件设计以搭建平台。其次,通过三个方面对三维堆铸设备进行了全面的验证,包括检验各个模块是否正常工作,对软件进行测试,检验上位机的各个功能是否可以正常设置参数,对各个模块的控制是否有效。然后,对三维堆铸设备的成型能力进行测试,利用低温金属锡作为成型材料,分别堆铸了圆柱形和方形零件,验证了堆铸设备具有成型能力。接着,通过模拟仿真金属液的下落过程,对比了不同压力下金属液下落过程,选择了较优的压力方案,并模拟了在此压力状态下的,金属液下落的速度和温度变化,通过压力和速度变化来解释金属液下落过程中形状变化的原因,为提高堆铸试样的成型质量做指导。最后,在最优压力状态下使用三维堆铸设备制备试样,通过对传统铸造制备的试样和三维堆铸设备制备的试样进行的微观组织分析,结果表明三维堆铸可以细化晶粒,提高金属合金的性能。原因在于熔融金属下落过程中通过喷射将金属液细化为液柱和液滴,增大了金属液的散热面积,起到加速凝固的效果,熔融态金属快速凝固,性能得到很大提高。