3D打印是一种由数字模型制造实体的技术,其中FDM(Fused Deposition Modeling,熔融沉积成型)技术以原理简单、设备及材料成本低廉、操作安全等特点得到广泛应用。传统FDM技术由于成型方向固定,在打印有悬空部分的模型时需要额外添加支撑结构,具有消耗更多材料、延长打印时间、需要额外后处理以去除支撑结构且损伤打印物件表面质量等缺点。多自由度设备与3D打印的结合为模型分割和打印路径规划提供了更多调整空间,可以大幅减少支撑结构的使用,但由于运动自由度的提升,也容易引起碰撞等问题。论文面向多方向FDM3D打印开展模型分割问题研究,主要工作如下:首先,提出一种最小分割数与最少支撑约束的模型分割算法。以无碰撞、少支撑和少分割块数为目标,将模型分割和打印顺序规划问题描述为对有序分割序列的全局优化问题,设计目标函数并基于改进的遗传算法求解,通过分割数从1开始迭代增加的方式,寻找分割数最少的、可实现无碰撞且近似无支撑打印的解作为最优分割结果。对比实验结果表明,提出算法与同类算法相比,分割块数与分块间接缝长度更短,且能成功处理拓扑更复杂的模型。其次,提出一种语义引导的模型分割算法。获取语义信息并将其转化为分割面,结合无碰撞和少支撑目标分割,提出快速规划分割顺序和检测分割有效性的方法和由语义信息约束的分割调整框架,以与语义信息近似的可行解作为分割结果。最后,搭建了交互模型处理系统,基于Visual Studio和Qt开发平台搭建了交互模型处理系统,系统具有显示、处理与交互分割功能。以用户分割的结果为指导,自动规划打印顺序并调整分割,输出模型块、打印顺序和多方向运动关键参数。