3D打印（Three-dimensional printing）作为新兴制造业的代表技术之一,经过近半个世纪的快速发展,目前已经被广泛应用在包括医疗制药、机械制造、航空航天等多个领域。其中熔融沉积打印技术（FDM）凭借着成本低廉、操作便捷以及设备简单等显著优势,在桌面级3D打印领域大量应用。在3D打印中数字模型的切片处理过程直接影响到最后的打印质量和效率。据此,本文主要针对3D打印数据处理过程中的切片分层及填充轮廓路径规划等方面开展研究,用以提高成型精度和效率。本文的主要内容及相关结论如下:第一,对STL模型文件的格式特点和模型数据的导入方式进行阐述,重点针对STL模型文件中存在的冗余顶点问题进行优化。通过设计哈希函数并利用哈希表减少了数据冗余,进而加快了数据的处理速度。第二,针对3D打印中的阶梯效应以及模型特征的偏移和丢失问题进行深入分析,提出一种有效保留模型特征的改进的自适应分层切片算法:首先利用顶尖高度法来对模型进行自适应粗分层,然后根据特征点、线、面的定义对模型特征进行识别并纪录特征高度,基于面片角和顶点的层厚调节方法对所在平面进行自适应细分。该算法能够有效地提高模型的表面质量,减少模型特征在打印过程中的丢失。第三,对多种轮廓扫描填充方法进行分析,采用了一种复合填充扫描方法填充轮廓内部,并对多轮廓截面下空行程路径的特点进行分析,设计目标函数,提出利用一种改进的遗传算法来寻求最短空行程路径,进而提高模型的成型效率,以内部存在多个多边形内轮廓的测试模型为例,该方法可以减少约10.2%的填充轮廓空行程路径。最后,介绍了本文搭建的FDM型3D打印实验平台和G代码的生成方式,并利用实验平台进行了打印实验,通过相关实验说明了本文所提出的切片分层算法和轮廓路径规划算法在实际应用时能够有效提高实体表面质量以及实体成型效率。