3D打印技术主要依托信息技术、精密机械、材料科学三个关键技术，其中3D打印机作为关键技术之一，其性能好坏直接影响打印效果。而执行机构是构成3D打印机的主要结构，其运行的精确度、稳定性又决定了3D打印机的性能，因此，性能优良的执行机构的选择与设计是制造一台高精密3D打印机最为重要的任务之一。但是，目前从机械本体出发来改善3D打印机性能的文章鲜有报道，所以研究将从3D打印机的主要框架执行机构出发，提高3D打印设备的性能。
研究依托河北省高等学校科学技术研究青年基金项目“基于解耦并联机构的3D打印设计理论及实验研究”，旨在对三平移解耦并联机构应用于3D打印机进行深入的研究与分析，总结出解耦并联3D打印机器人的设计方案。然后选择一种解耦并联机构以3D打印机性能指标为目标对其进行研究与分析，最终研制出一台3D打印机执行机构样机，为解决国产3D打印设备目前普遍采用串联机构所导致的速度差、精度低、控制困难等问题提供一定的理论指导意义和实践应用价值。
针对国内桌面型打印机存在的问题，以设计一台性能良好的3D打印机执行机构为任务，主要对执行机构进行选型、运动学、静力学、动力学、结构设计等几方面的研究。主要的研究内容步骤如下：
- 介绍了国内外3D打印技术的发展现状，指出了我国3D打印设备面临的问题，阐述了解决思路，得出课题的研究目的和意义，最后提出论文的主要研究内容。
- 为3D打印机工作机理分析及机构设计方案，对3D打印技术及3D打印机的工作原理进行系统的分析，了解其工作性能指标，提出解耦并联3D打印机结构设计方案，并选择一种解耦并联机构作为要设计的3D打印机的机械本体。
- 为3-CUR机构的定位精度分析和尺寸优化，对选取的3D打印机执行机构进行基本的运动学分析和运动精度分析；建立机构的位置误差模型及位置误差补偿模型，分析机构的定位精度；基于遗传算法，以动平台的运动空间为指标优化机构的结构参数。
- 为3-CUR机构静力学特性研究和动力学分析，建立3-CUR机构的静力全解模型，并用MATLAB软件绘制各支链约束力及驱动力随位姿的变化曲面图，分析工作时机构的受力特性；采用牛顿欧拉方法建立了机构的动力学模型，给定工作任务，利用Adams和MATLAB软件验证模型的正确性并对不同工况下的驱动力矩进行了分析；最后建立了动平台变形与外载荷之间的数学模型，分析了机构的刚独特性。
- 为3D打印机结构设计与制造，采用三维设计软件对执行机构各部件进行了设计与机构整体的刚度校核，最后进行样机制造和控制原理分析，并进行了简单的运动学实验。
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