三维打印（3DP）成形技术具有设备价格便宜、运行和维护成本低、成形速度快、无污染的优点,被誉为最有生命力的快速成形（RP）技术之一。除了用于产品的概念原型和概念原型件制造外,还在生物医药、制药工程等领域具有广阔前景。鉴于磷酸钙骨水泥（CPC）能够在人体内自行固化,具有优良的生物相容性及生物活性,是一种具有广阔前景的可降解骨植入材料。上转换余辉发光（UCPL）材料则是一种被低能光子激发发射高能余辉的材料,具有良好的红外穿透能力。本研究拟设计一种可用于3D打印、可示踪的发光骨水泥复合材料,用于骨组织工程材料植入和降解研究。但考虑到传统3D打印方法对骨水泥材料成形的限制,本研究拟在开展可示踪的发光骨水泥复合材料的研究基础上,首先利用挤出式3D打印方法制备出可示踪的发光骨水泥组织工程支架,然后基于骨水泥自凝特点对新的骨水泥3D打印技术进行了探索,设计一种全新的微滴喷射三维打印成形方法。目前国内外没有镓锗酸盐与α-磷酸三钙（α-TCP）复合材料制备研究和微滴喷射三维打印成形骨水泥的相关报道,本文通过将Yb3+-Er3+稀土离子对,引入过渡金属离子（Cr3+）掺杂的镓锗酸盐近红外余辉材料设计制备一种上转换长余辉发光材料,进一步将发光材料与磷酸钙骨水泥材料进行复合,获得发光复合骨水泥材料,以拓展其应用。然后以发光磷酸钙复合骨水泥材料为基础,利用挤出式3D打印成形,成功制备出可示踪的发光骨水泥组织工程支架,并基于骨水泥的自凝性设计了一种打印骨水泥及其复合材料的微滴喷射式3D打印机。主要研究内容和结果如下:（1）基于纳米ZGGO:Cr,Yb,Er的优良发光性能,结合化学沉淀法低温制备纳米α-TCP良好的生物性能,设计了可示踪的发光复合骨水泥材料。以2wt%Zn3Ga2GeO8:1%Cr3+,5%Yb3+,0.5%Er3+/α-TCP 复合骨水泥材料（ZGGO:Cr,Yb,Er/CPC）为研究对象,研究了其性能,结果表明:材料压缩强度σ=8.27MPa,该复合材料初凝时间T1=43 min,终凝时间TF=69 min。复合骨水泥材料在980nm红外激发下具有显著发光性能,可以实现上转换余辉发光。（2）实现了复合骨水泥材料挤出式三维打印成形。其中,粉末粘结体系为:2wt%Zn3Ga2GeO8:1%Cr3+,5%Yb3+,0.5%Er3+、α-TCP、2wt%SA+1wt%Gel+H2O,打印后支架材料抗压强度σ=2.27MPa。（3）对骨水泥及磷酸钙发光复合骨水泥材料设计了微滴喷射式3D打印机结构。确定了打印机工作时的各部分运动指令,构建了微滴喷射三维打印成形平台,具体来讲,主要完成的设计工作包括以下三个方面:三维运动系统的运动设计,铺粉系统的结构设计,控制系统模块的设计。其中运动结构设计以常规家用喷墨式3D打印机为基础加以改进,喷射系统使用按需微滴喷射技术,采用压电式喷射的驱动方式。（4）对打印机模型结构极限状态进行计算分析,机架使用6061型号的铝合金。考虑整体结构,最容易发生破坏的地方为每层支撑架与四根竖直支撑架的连接处,破坏形式为超过极限弯曲强度,引发断裂。弯曲应力σ=174MPa<228MPa（6061型铝合金极限弯曲强度）,具有很高安全系数,满足强度要求;变形量ΔL=9.3×10-10m,满足刚度要求。（5）完成绘制复合骨水泥材料微滴喷射三维打印成形总体建模图。