近年来,3D打印技术的发展越来越快,已经成为现代制造业中一种非常重要的手段,3D打印可以实现产品的快速设计制造,以满足人们对个性化产品制造的追求。一方面,与传统的工业加工相比,3D打印对三维模型的形状几乎没有限制,然而打印尺寸有限,因此限制了模型的体积;另一方面,人们对打印效率和成型质量的要求越来越高,这要求我们对路径规划算法进一步研究。为此本文围绕3D打印模型分割与路径规划两个方面展开研究,旨在提升打印精度、缩短打印时间、降低材料耗损,具体研究内容如下:（1）针对桌面级3D打印机无法打印超出工作体积模型这一问题,本文提出一种基于骨架线的三维网格模型分割算法,在设计算法过程中最大程度保留模型局部特征、降低支撑耗材。分割过程首先通过拉普拉斯算子网格收缩提取三维网格模型骨架线,然后通过邻域最小二乘平面拟合算法将三维网格模型的局部凹点集生成拟合平面,最后设计一种骨架线特征点提取方法,将骨架特征点与拟合平面法向量形成对模型初步分割。为了最大化减少支撑耗材,在分割过程中同时考虑模型的尺寸性、对称性、过约束性因素,并对未满足尺寸性的分割部位再次分割。实验结果表明,经本算法分割后的模型都能满足打印尺寸要求,与分割前模型耗材进行对比能够减少支撑耗材,且组装后也有着较优的表面质量与精度,通过与其他算法对比,也有着一定的优势。（2）在3D打印喷头的移动路径规划研究中,本文提出了一种基于中轴偏置的路径规划方法。针对中轴提取这一方面,将切片层进行二值化处理,再通过欧式距离变换与初始中轴点的生长原则得到图形的中轴,最后对中轴裁剪确立中轴主支路与分支路。针对路径偏置算法这一方面,首先求解出主支路中的环节点;其次,以环节点确认分区模式并结合最小距离原则得到环节点中初始偏置点,形成简单多边形和含孔复杂多边形的分支环;最后,本文设计了一种偏置算法形成分支环到轮廓的偏移路径。实验结果表明,本文提出的基于中轴偏置的路径规划方法能够形成较优的填充路径,与传统算法相比提升了打印效率。