3D打印技术自二十世纪八十年代问世以来,就凭借着其生产率高、研发周期短和易于加工复杂模型的特点,受到国内外学者的密切关注和深入研究,被广泛应用于航天航空、汽车工业、军事、医疗等重要领域。碳纤维材料具有轻质高强、耐高温和耐腐蚀性的特点,将碳纤维材料与3D打印相结合,既能发挥其材料特性和成型方式的优势,又能解决碳纤维材料成型工艺繁琐,难以制造复杂结构模型等问题,在提高热塑性材料成型件的成型性能同时,又降低了纯纤维材料3D打印的成本。由于纤维的连续性及3D打印层层叠加的特点,三维模型的切片处理是3D打印的前提,对于热塑性材料的增强效果至关重要。因此,针对3D打印切片处理过程中连续纤维增强层的选择、路径规划及碳纤维材料、基体材料、支撑材料等多材料的打印问题,研究三维模型的切片处理及工艺规划方法。本文基于FDM(Fused Deposition Modeling,熔融沉积成型)3D打印技术,把连续碳纤维复合材料用于热塑性的性能增强,充分利用多种材料的不同特性,达到提高打印模型的成型性能和表面质量的目标,主要研究工作如下:(1)基于碳纤维选择性增强的3D打印切片处理多参数间关系研究。针对多材料多工艺参数对成型性能的影响问题,研究切片处理过程中多材料3D打印工艺参数关系模型,揭示多材料多喷头打印参数间的影响关系,建立碳纤维增强的3D打印工艺参数协调机制,为切片处理过程中不同打印材料控形控性目标下的打印参数合理设置提供理论依据。(2)连续碳纤维3D打印的切片层间选择性增强处理方法研究。首先针对碳纤维增强的多喷头多材料的需求,研究多喷头的运动轨迹和切换机制,进行路径协调规划;在支持多喷头基础上,针对热塑性复合材料3D打印模型成型性能选择性增强的需求,提出层间选择性增强处理算法,增强打印模型的成型性能;针对碳纤维增强层材料连续性特点及螺旋偏置填充算法存在的未考虑偏置交点在偏置线段延长线上和跳转长度判断条件较为单一的问题,提出碳纤维增强层的改进螺旋偏置填充算法,保证碳纤维增强层成型路径的连续性。(3)连续碳纤维3D打印选择性增强的外壳切片处理方法研究。首先针对模型外壳处理,研究外壳的形成原理;在外壳形成的基础上,针对热塑性复合材料3D打印模型表面质量增强需求,在切片处理过程中将外壳和填充分离,提出外壳与填充的选择性增强算法,增强模型的表面质量;最后针对具有悬空结构的复杂模型的连续碳纤维3D打印,提出碳纤维3D打印的外壳支撑调控算法,实现支撑材料可调,同时便于打印模型去除支撑材料,通过仿真测试和打印实验验证上述算法的正确性。(4)3D打印在线切片处理平台的设计与实验。针对本地切片软件客户端对3D打印的时间和空间的局限性,以及切片软件中参数设置较为复杂的问题,设计和实现了3D打印在线切片处理平台,可以实现了在线切片、模型预览、填充路径显示以及打印监控等功能,并将前文理论算法的研究内容加入3D打印在线切片处理平台的服务器引擎中,通过打印实验和性能测试证明平台的可实用性和前文理论算法的可行性。