金属零件的快速制造是快速成型技术的重要目标之一,同时也是当前快速成型领域的一大研究热点。传统的快速成型技术如EBSM技术、SLS技术和SLM技术等发展成熟,但成本较高且一般需要后处理工艺。电铸技术虽成本较低但沉积速率低且沉积质量差。射流电沉积技术是近年来新出现的一种电镀技术,具有成本低、选择性沉积、沉积速度快及沉积精度高等优点,但沉积质量和沉积速率仍有待提高,而引入摩擦辅助则可有效解决这一问题。因此,本文以通过摩擦辅助射流电沉积技术实现快速成型为目标,设计研究摩擦辅助射流电沉积快速成型设备系统,在304不锈钢基体上沉积铜并研究电流密度、喷嘴扫描速度、喷射压强这三个基础工艺参数和摩擦作用这一外加参数对沉积的影响,从而获得适合进行金属铜快速成型的工艺参数并制备出至少1.5 mm厚的高质量铜沉积层。首先,本文参与设计了摩擦辅助射流电沉积快速成型设备系统。设备整体包括镀液循环系统、镀液喷射系统、温控加热系统、三维运动系统和设备控制系统五大系统及其余关键配件,通过控制系统对其他系统的联合控制,实现沉积过程的整体控制,从而满足摩擦辅助射流电沉积快速成型的需求。随后基于所设计的设备系统,进行了三组单因素实验,分别研究了电流密度、喷嘴扫描速度和喷射压强这三个基础工艺参数对铜沉积层的影响,然后引入摩擦进行了部分前期准备阶段的实验,证明了引入摩擦可有效提高极限电流密度,确定适合进行摩擦辅助射流电沉积实验的基础工艺参数组合为电流密度400 A/dm2、喷嘴扫描速度10 mm/s、喷射压强0.24 MPa。为进一步研究摩擦作用对沉积的影响,首先对引入摩擦前后阴极基体表面的流场进行仿真,发现引入摩擦可有效改善流线分布和提高平均湍流强度,然后设计了一组以径向压力为变量的单因素实验研究摩擦作用大小对铜沉积层的影响,发现引入摩擦后铜沉积层表面形貌显著改善,表面粗糙度Ra由3.4562μm减小至0.3415μm以下,沉积速率略有下降但始终高于1.95μm/min,组织致密性、硬度和耐磨性显著提高。当径向压力为2.565 N时铜沉积层整体质量最好,沉积速率为2.029μm/min,硬度为233.5 HV0.05,相较于无摩擦时提高了38.1%,磨损失重为0.05 mg,耐磨性相较于无摩擦时提高了720%。最后,基于径向压力2.565 N这一最佳参数成功制备出1.9 mm厚的铜沉积层,铜沉积层表面近似镜面效果且平整均匀,显微硬度为232.6 HV0.05,磨损失重为0.06 mg,表明摩擦辅助射流电沉积技术可在保证沉积速率的同时获得良好的沉积质量,同时也说明摩擦辅助射流电沉积技术用于快速成型的可行性。