1.1研究的目的及意义

3D打印是快速成型技术的一种，起源于20世纪90年代中期，其基本原理是以数字模型文件为基础，通过对粉末状金属或者塑料等可粘合材料有规则的打印，然后逐层堆砌的方式进行成型，从而得到与数字模型相一致实体零件。3D打印的过程可以分为一下几个步骤，（1）数学模型的建立。在这个阶段，主要是对零件进行三维建模，以方便后续的切片步骤。（2）模型切片过程。在这个过程中主要完成的是利用切片软件对数学模型进行切片，从而规划出打印机喷头打印时的工作轨迹，从而打印出与数学模型相一致的实体零件。（3）打印阶段。这个阶段时打印的最后一个阶段，也是零件成型的阶段。切片产生的数据通过控制3D打印机，便能够打印出零件，完成3D打印任务。

与传统机加工方式相比，3D打印是增材制造方式，在加工的过程中，原材料的浪费比较小，符合绿色制造的理念。同时，3D打印也有一些目前还为解决的缺点，一个最大的缺点便是打印周期较长，从而造成生产效率低下等缺点，也是其目前应用范围较为狭窄的原因之一。

切片算法是3D打印相关算法中的核心算法，切片技术是从CAD模型到控制驱动3D打印机过程中的关键技术。切片技术的原理是：将模型沿某一方向（如Z轴方向），根据不同的工艺要求，按照一定厚度分层（切片），即将模型离散为一系列二维层面，得到一系列的二维平面信息；然后对切片后的数据信息进行处理，将这些离散的信息与3D打印机的加工参数相结合，生成3D打印机可识别的代码信息。如图1所示。

图1.打印代码生成过程

1.2国内外研究现状分析

切片技术是从 CAD 模型到控制驱动 3D 打印机过程中的关键技术。由 CAD 模型到实体模型的过程可以分为离散和堆积两部分，离散过程即对模型进行切片 的处理过程；堆积的过程就是打印设备根据切片结果提供的 G-CODE 信息完成 打印的物理过程。

切片的算法很多，采用不同的算法，模型分层的速度和质量也不相同。目前 的 3D 打印设备普遍是对 STL格式表示的 3D 模型进行分层切片处理。目前主流 的算法是等层厚分层算法和适应性分层算法。等层厚分层算法实现简单、程序执行速度快，但台阶效应明显；适应性分层算法采用适应性变化层厚的方法明显地减小了台阶效应，且没有大量增加加工时间，但仍然无法完全消除台阶效应。