柔性铰链是一种具有大形变且不存在空隙的特殊运动副,它可以利用材料的变形产生弯曲和扭转等复杂运动。三维打印技术是一种以零件模型数据为基础,通过打印机快速成型的技术,被现代制造业广泛应用。三十年的发展中,三维打印已经衍生出十多种成型工艺,其中熔融沉积成型（FDM）是最为适用和简便的一种。由于柔性铰链结构日渐复杂,而三维打印技术能够成型传统加工技术难以制造的结构,如何将熔融沉积技术应用于柔性铰链的制造工艺已经成为重要研究方向。本文通过三维打印技术制造出可以以热驱动方式实现弯曲的新型柔性铰链,研究了以下三部分内容。（1）根据热膨胀效应,设计了以热膨胀系数较高的聚二甲基硅氧烷薄膜（PDMS）或热塑性聚氨酯丝材（TPU）作为主动层,以热膨胀系数较低的聚酰亚胺薄膜（PI）作为被动层,Cr20Ni80镍铬合金高温电阻丝作为加热层的柔性铰链结构。采用FDM三维打印装置,调节不同的喷嘴温度、打印速度和分层厚度,制备了多组TPU件,研究了这三组参数对TPU件尺寸精度和致密度的影响。通过调整打印角度和在成型件上排布不同形状位置的孔洞,研究其对柔度系数的影响。实验结果表明:随着喷嘴温度升高和分层厚度减小,TPU件的尺寸精度提高,致密度降低。尺寸精度和致密度均随着打印速度的增大而先增大后减小。打印角度从-45°到45°时,柔度系数降低,不同孔洞阵列方式的柔度系数也不同。（2）通过对不同材料、尺寸、形状和施加不同驱动电压的PDMS/PI和TPU/PI柔性铰链进行实验,研究了柔性铰链长度、宽度和厚度对弯曲性能的影响。通过不同打印角度以及在TPU件上排布圆孔和方孔,研究了不同打印角度和孔洞阵列方式对弯曲性能的影响。实验结果表明:柔性铰链的弯曲挠度随着材料热膨胀系数差的增大而增大、柔性铰链的长度增大而增大,宽度和厚度的增大先增大后减小。当铰链长宽之比为3:1,柔性铰链的弯曲挠度最大。施加的电压增大时,柔性铰链的弯曲挠度和响应速度也随之增大。打印角度为-45°,孔洞为井字方形时,弯曲性能最好。（3）本文将其分别应用于柔性机械爪、S形弯曲、环形升降台和热驱动滚轮这四种结构。机械爪由四个最大驱动力为2m N的PDMS/PI柔性铰链制成,抓取了最大尺寸为20×20×25m3,最大重量为1.49g的物体,约为其自身重量的2.2倍。S形弯曲由两个柔性铰链以及三个PLA长条连接而成,当加热时两个柔性铰链向不同方向弯曲形成S形。环形升降台由四个相同的扇形柔性铰链连接组成,加热时向上弯曲推动平台升高。热驱动滚轮结构由7个柔性铰链首尾相接而成,加热时受热段柔性铰链弯曲拉动整个圆环滚动。通过三维打印技术制造热驱动柔性铰链,将新型制造技术与新型柔性铰链相结合,具有一定的研究前景,为医疗器械、仿生设备等领域的应用提供了技术基础。