通过对3D打印技术中目前主流的路径规划方式的研究的基础上,提出了基于层轮廓特征的路径规划方法,即对同一三维模型分层处理后针对不同层截面轮廓特征采用不同的路径规划.运用G代码仿真和3D打印实验验证方法,得到如下结论采用Hilbert曲线路径规划可提高制件的打印精度;采用三角形分形路径规划可提高制件的打印效率;采用并行栅格路径规划、普通蜂巢路径规划在充盈度、饱满度比较差的截面上可提高成型质量.经过实验数据分析,所选用的路径规划提高了打印精度与打印效率,对熔融沉积成型合理选用路径规划具有借鉴意义.

对帝国竞争算法进行了研究与改进以解决虚拟装配过程中装配序列规划问题。利用有向图法获得了表达装配关系的邻接矩阵、干涉矩阵、接触-连接矩阵、优先关系矩阵、工具集矩阵,建立了以装配稳定性、连续性及干涉性为评价标准的稳定性函数、连续性函数及干涉函数,并依据层次装配的基本思想,将其与帝国竞争算法融合并引入微分进化算法,通过Matlab编程,以减速器为例进行试验,验证了该算法在装配序列规划方面的可行性,并同帝国竞争算法、遗传算法及蚁群算法进行比较,验证了该改进算法的优越性,为虚拟装配技术的研究奠定了基础。

3D打印机喷嘴的加热电偶处温度过高，将会导致大部分的温度传递到喷嘴的尾部，使得喷嘴内部的材料软化，出现材料倒流，倒流的材料回流后凝固堵塞喷嘴，影响打印效果。提高FDM工艺3D打印的散热能力，运用鳍片式散热机构对喉管处降温，辅助以风扇增加流速，使温度降低到令倒流的熔融态材料凝固。计算了鳍片式散热结构的散热量，建立鳍片式散热结构模型，运用workbench进行仿真，通过研究发现散热最佳效果的相邻散热鳍片间距与鳍片厚度比为9：1，鳍片数量在（10~12）时候散热效果最佳。使散热效果得到显著改善。

为了兼顾FDM快速成型的成型质量和效率,对基于FDM的自适应分层算法进行了研究。首先对等厚度分层方法进行了分析计算,发现其弊端;其次对CAD模型进行了参数化分析,通过曲率的正负将图形表面分成了正偏差和负偏差两种情况;最后利用ABS丝材和二次开发的CURA软件,分析了不同层厚对熔融沉积快速成型制件成型质量的影响。结果表明,改进的自适应分层算法易于编程,提高了制件的成型质量,且节省了打印时间。