葛 啸 史廷春 岳秀艳

(①杭州电子科技大学自动化学院，浙江 杭州 310018;②杭州电子科技大学图书馆，浙江 杭州 310018)

随着工业4.0时代的到来，制造技术逐步向智能化转变[1]。近年来，增材制造技术逐渐成熟，三维打印如何快速建造各类结构复杂的形体，提高系统效率、质量及降低成本成为了主要研究目标[2]。新形势下，应该加快推动增材制造在我国的发展，推进我国由“制造大国”向“制造强国”的转变[3]。熔融沉积制造(fused deposition modeling,FDM)是一种以数字模型文件STL(stereolithography)为基础，运用热塑性粘合材料，通过逐层打印的方式来制造产品的增材制造技术。FDM技术的一个主要特点是熔丝必须沉积在模型实体或支撑结构上，支撑结构在打印过程中起到支撑模型悬空部分的作用，支撑不足会影响成型稳定性，过多会增加模型打印时间和成本。模型制作完毕后，这些支撑必须被剥离。因此，如何在打印过程中减少支撑成为研究的重要内容之一[4]。

当前有许多关于3D打印支撑结构问题的研究。Hu R等人[5]将模型分解为多个小组件，运用少量支撑的打印方向将小组件组装成完整的模型。基于立体光固化工艺，李卫等人[6]提出了齿形支撑结构的算法，以提高模型表面质量，减少形变；易于剥离支撑结构，提高精度。通过几何方法[7]，无导数优化方向的算法[8]，拓扑优化算法[9]，超卷积神经网络检测[10]及遗传算法等均可简化支撑设计，减少打印时间。此外，Fazzini Gianfranco[11]，Barile Gianluca等人[12]提出的优化算法可以在熔融沉积过程中减少打印支撑结构。……