通过梳理3D打印技术的理论系统，得出3D打印技术应当与企业产品创新相结合的结论。在对前人关于3D打印技术相关研究的基础上，介绍了3D打印技术原理；对3D打印技术（增材制造技术）进行了整理和分类；对3D打印技术的优势和进行了描述；对3D打印的应用进行了展示。在此基础上，介绍了3D打印技术的主要工艺、成型路线；对3D打印技术的关键问题进行了分析。
研究了基于3D打印的产品创新设计方法—自由设计，归纳提出机械零件创新自由设计的理念，得出结论：3D打印下的机械零件通过创新自由设计可以提升其价值。介绍了自由设计的概念，分析了自由设计下的约束与误差；根据价值工程原理，对自由设计下的“对象”进行了功能—价值分析；针对四大类机械零件，提出了基于3D打印加工制造的创新设计方法。
基于3D打印，对机械零件自由设计方法进行实例应用，得出结论：自由设计方法设计的机械零件确实可提升其性能，也更具加工优越性，说明3D打印能够很好的应用于机械设计领域。选择液压阀块、曲轴和转运站头罩三个“对象”，对传统的设计加工制造与3D打印加工制造进行了对比分析、功能分析和结构创新设计，得出了液压阀块管路和轻量化块体结合的创新优化结构，曲轴在3D打印加工下的结构优化方法，以及带式输送机转运站头罩的免组装优化结构。
运用3D打印技术实现了创新设计成果模型，得出结论：创新自由设计的机械零件结构具有可加工性，3D打印在机械零件的制造方面具有加工优越性。选用桌面型3D打印机(i3D-V3)完成对液压阀块、曲轴以及转运站头罩优化结构的加工制造，并对3D打印技术的运用效果进行了实施和评价。
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