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3D打印是一种新兴的制造技术，具备制造成本低、加工周期短、创新性强等优点。传统制造技术，模型的结构越复杂，其制造工序就越难，成本则越高。而3D打印的成本与模型复杂度无关，只与模型本身的体积有关。因此，对于3D模型的轻量化研究至关重要。本文针对3D打印技术原理，提出了一种模型的轻量化设计方案来降低打印成本，所做的主要工作如下： （1）利用MATLAB平台完成STL二进制模型数据的提取，将数据存储在所建立的矩阵中，再对三角面片按Z轴坐标初步排序，建立了STL点线面的拓扑关系矩阵，为后续的偏置算法奠定了基础。 （2）研究了3D打印模型的轻量化方法，根据顶点平均法矢来分析STL的偏置轮廓，再对偏置过程中面片相交的情况进行说明，利用三角面片的位置关系来判断产生交线的三角面片对，去除多余交叉部分，最终将偏置轮廓与初始STL轮廓进行布尔运算获得偏置模型，并用实例进行了验证。 （3）提出了基于MATLAB与Grasshopper的桁架结构生成算法。建立模型内部的桁架结构，首先对获得的内轮廓进行简化处理，将简化后的三角面片的顶点作为桁架结构的初始节点，对三角面片的形心按法向偏移得到偏置节点，偏置节点按上层的三角面片的邻接关系建立拓扑，再将坐标数据导入grasshopper中进行数据分组，删除重复数据点线，生成桁架的三维模型。最后再对偏置过程中的干涉节点进行分析并去除。 （4）提出了对桁架结构的几何优化算法模型，根据桁架的结构特点，对建模过程中的网格和桁架数量进行优化，继而优化桁架的体积。提出了三角网格的评价指标，利用每个三角形的角度差值大小来建立三角形优劣值模型。根据优劣值来搜索质量较差的三角形，利用最小角最大化法来优化三角网格。然后提出了一种基于STL拓扑关系的桁架简化算法，利用顶点与三角面片的拓扑关系，对连接层的桁架杆件数进行合并简化，最后完成了桁架的几何优化。