在先进的数字化设计与制造领域,以六自由度工业机器人为机械载体的三维打印制造技术比传统加工工艺有明显的优越性,如喷头运动方向能自由灵活地摆动、模型成型速度快、一次性成型尺寸及形状复杂度增大等。本论文在对工业机器人三维打印技术的特点、国内外研究现状、可行性进行分析的基础上,开发了一套基于FDM工艺的工业机器人3D打印成型系统,对系统的喷头模块、工业机器人控制、系统通讯等问题,进行了理论分析和具体实现;并进行了大量的工艺实验研究,对出现的层内拐角堆积、换层堆积等问题进行了分析与解决。本文的工作主要包括:1.设计了工业机器人3D打印成型系统。设计的机械结构部分包括喷头模块、打印底板、工业机器人;控制硬件电路的设计包括喷头模块的加热电路、温度控制电路、步进电机驱动电路和打印底板的温控电路等。2.工业机器人与喷头协调通讯问题研究。通过机器人对应的电控柜与控制喷头所用Arduino控制器实现工业机器人与喷头之间的硬件连接,电控柜通过其启、停按钮控制Arduino控制器,而Arduino控制器则将喷头的温度控制反馈给电控柜,从而实现3D打印喷头与工业机器人的数据通讯,使机器人在动静不同时刻能够实时控制电机的启停。3.对工业机器人3D打印成型系统中的喷头温度控制、电机控制、工业机器人控制等基础理论问题,采用模糊控制、PWM波控制和示教编程等理论和方法进行了系统研究,并进行了详细的程序设计与实现。4.对工业机器人3D打印成型工艺进行了实验研究与工艺测试,探究了机器人运动逼近参数、喷头挤出速度、层间抬起高度、运动指令参数等对打印质量的影响,并对工艺参数进行了优化,最终打印出宽幅面3D成型制件。本文尝试了工业机器人与三维打印的系统设计与工艺实验,拓展了工业机器人的应用领域,证明了利用工业机器人进行三维打印,具有更快速制造模型复杂且尺寸较大物件的能力。