黄至柔，郭帅，傅琳，孙永国，闫旭，于广滨，

（1.长春理工大学 机电工程学院，长春 130000；2.中国船舶重工集团 第七○三研究所，哈尔滨 150078；3.哈尔滨理工大学 机械动力工程学院，哈尔滨 150080）

0 引言

3D打印技术的出现使得一些复杂结构的制造成为了可能，然而高昂的材料成本制约了3D打印技术的发展。为了节省打印耗材，降低打印成本，人们对3D打印模型的轻量化做了不少研究。

Chen等[1]提出一种将设计的不同种类晶格单元结构在模型内部阵列的轻量化方法，并且目前已经广泛应用到Magics等专业3D打印软件中，然而这种方法需要进行大量的布尔运算，对于复杂模型的处理能力不足。北京工业大学的毛羽忻[2]针对3D打印切片的特点，提出一种基于骨骼肌仿真的3D打印模型支撑结构，首先使用图像处理的方法提取骨骼肌纹路，然后将模型分成无数切片。令每一层切片与提取的骨骼肌纹路做布尔运行，然后再将运算后的切片进行三维重建。同样是把三维问题转换到二维，浙江大学的赵斌涛[3]提出一种基于LDNIs的桁架结构生成算法，提高了桁架结构的生成效率。同样是基于桁架结构的轻量化方法，武汉理工大小的石丹[4]基于STL文件的数据结构，利于Matlab计算桁架的节点，并将节点导入Grasshopper中生成桁架结构。不同于使用桁架结构，大连理工大学的冯紫鑫[5]使用三周期极小曲面结构在模型内部阵列，并根据模型力学仿真结果改变极小曲面的参数以实现结构力学性能的改变。本文结合武汉理工大学石丹与大连理工大学冯紫鑫等的研究，提出一种基于桁架结构的模型轻量化方案，并根据力学仿真结果，通过对受力较大部位填充的方式实现结构强度的优化。……