随着“中国制造2025”等国家政策措施对发展增材制造技术的扶持以及3D打印技术可以带来的巨大利益驱使,国内众多科研机构加大了对这一制造技术的资金和人才投入。随着研究的不断深入和市场的积极开拓,增材制造技术飞速发展、日臻完善,己走出实验室并在汽车、航空航天、工业设备、生物医药工程、食品加工、微纳制造等众多领域获得了广泛的应用。《中国制造2025》的出台加速了中国制造业的转型升级,也使得越来越多的制造企业开始将目光投向“3D打印”这一战略性新兴产业。因其加工制造灵活性强、无需开发设计模具等特点,在汽车工业方面主要应用于设计开发领域和零部件制造领域。汽车是一个大批量生产的产品,3D打印的加工效率问题决定其更适合于个性化、小批量产品的生产。如何提高3D打印加工效率也成为了一个亟待解决的重要技术问题。本文研究对象是FDM工艺中Zigzag填充扫描加工轨迹优化问题,优化目标是提高3D打印加工效率。首先建立了3D打印的运动学模型,在机构运动学参数的约束下,研究了3D打印的最优填充扫描方向问题。通过实例验证了填充扫描速度、填充扫描加速度、填充扫描线宽度是最优填充扫描方向的影响因素。为了解决扫描线连接处步进电机多次启停的问题,采用贝塞尔曲线优化了扫描线的连接方式,改变了填充扫描线连接处的运动学模型,引入样条曲线插补的原理,并采用龙格库塔算法求解插补参数,从而计算曲线连接处的加工时间。对于复杂平面轮廓的填充扫描,本文提出了一种区域分割算法,可将平面轮廓分割成若干个可以连续加工的子区域。该算法减少了喷头跨越内孔等非加工区域的抬刀次数,空行程仅发生在区域连接时。最后通过实例验证了该算法的有效性及正确性,对提高3D打印效率具有重要的研究意义。