基于均匀金属微滴喷射的沉积成形技术是一种增材制造（3D打印）技术,其基本原理是通过对加热熔化后的金属液施加外部激励扰动,使其在驱动压力作用下由喷嘴口处喷射出单颗且微小的金属熔滴,再精确控制沉积基板三维运动与微滴按需喷射间的协调匹配,按照预设扫描轨迹实现金属熔滴的逐点、逐线、逐层打印,最终成形出目标三维结构。该技术无需特制原材料和专用昂贵设备,在微小复杂件、功能器件、非均质件的快速制备以及电路打印和电子封装等领域具有广阔的应用前景。然而,该技术以离散的金属熔滴作为沉积制造单元,制件表面会自发地形成凹凸不平的“贝壳”状特征形貌,难以通过优化工艺参数进行平整化控制,通常需要借助后续减材加工来进一步提升制件表面质量。但是,微小复杂件的内腔表面是典型的难加工区域,后续减材处理技术难以发挥作用,如何提高内腔表面成形质量已成为该技术制备高精度微小复杂件的技术难题之一。基于此,本文提出将均匀铝液滴喷射3D打印技术与可溶性型芯支撑相结合,利用型芯结构来抑制内腔表面液滴沉积凹凸形貌的新思路,通过精确控制铝滴在预设形状与尺寸的型芯外表面进行定点定向打印沉积,以及型芯支撑材料的溶解无损脱除,进而实现平整内腔表面的直接打印成形。采用试验研究与理论分析相结合的方法,揭示了铝滴定向打印内表面缺陷的形成机理,并提出相应的成形质量控制策略,打印制备了具有较高内表面质量的管件,验证了本文所提方法与控制策略的有效性,为推动均匀金属微滴喷射3D打印技术的应用奠定了基础。本文的主要研究内容如下:基于铝滴定向打印试验需求,设计开发了五轴联动定向打印沉积平台及配套的协同控制子系统,研发了精准对焦定位铝滴初始沉积位置的控制装置,采用超长焦距显微影像拍摄子系统对铝滴打印沉积过程动态影像数据进行实时捕捉,并通过惰性气体手套箱和水、氧含量传感仪实现了铝液滴定向打印过程中的低氧工作环境维护及实时监测。揭示了单颗铝液滴碰撞沉积过程中底表面气孔缺陷的形成机理,提出了铝滴底表面气孔的扁圆环形特征形貌,并对气孔的特征尺度进行定量化理论分析;揭示了铝滴碰撞过程中气-液两相流动失稳临界条件及其对铝滴底部轮廓形貌的影响规律,为铝液滴定向打印内表面成形质量极限情况预测奠定理论基础。揭示了铝滴的表面波纹与大于90°凝固角两种特征形貌对相邻熔滴间结合的阻碍效应,提出调节基体导热系数对熔滴凝固形貌进行微调控的策略,通过抑制铝滴表面波纹产生并减小铝滴凝固角,可促进熔滴间的重熔冶金结合,抑制冷隔孔洞的产生;将铝液滴沉积层的熔合状态进一步细分为四种临界情况,并建立了平整内腔表面打印成形温度参数范围图谱。提出采用表面金属化方法在可溶性型芯支撑外表面制备银镀层,可有效抑制铝液滴在型芯基体表面的沉积弹跳行为;揭示了铝-银瞬态接触液固界面热扩散及金属间化合物生成与演变规律,实现了铝液滴在型芯基体表面的受控沉积。建立了铝液滴在等截面型芯支撑表面旋转沉积转角步距选取原则,研究了沉积层数、沉积频率等工艺参数对成形管件质量的影响规律;提出了铝液滴在倾斜表面与拐角表面的扫描打印方法,建立了铝滴在变截面型芯支撑表面的扫描轨迹与步距优化策略;采用优选工艺参数分别成形出内腔平整且致密的六边形等截面管件与方口喇叭形变截面管件,验证了本文所建立的铝滴定向打印成形内表面质量控制策略的有效性。