三维打印在人们生活中越来越普及，但是材料成本高、打印物体不满足一定的结构性能、额外内部支撑结构的需求等问题仍亟需解决。　　为了避免打印过程中额外添加内部支撑材料而带来的材料浪费、结构性能失效等系列问题，本文以省材为目标，以物理属性需求、几何属性需求以及自支撑打印属性需求为约束，建立了基于框架结构的自支撑优化算法。首先，本文创新地提出了带有自支撑约束的稀疏优化模型，删除冗余的和不满足自支撑的内部结构。其次，本文创新地提出自支撑角度优化模型，保证内部结构满足自支撑约束和一定的结构强度，同时优化内部节点的位置和杆的半径大小，进一步减少打印材料消耗，最终得到满足自支撑打印的轻质框架结构。　　针对节省材料和增强模型的结构性能问题，本文提出了基于切片的省材结构优化算法。该算法优化切片上的点的移动量，自适应地编辑模型，使其满足一定的结构强度、可打印性和稳定性等约束，最大程度地减少材料消耗。本文基于切片的结构强度分析方法，全面地检测出脆弱性切片和结构强度大的切片。对脆弱性切片，本文提出基于切片的结构增强优化模型，编辑修正脆弱性区域以达到一定的结构强度的目的。对于结构强度大的切片，本文提出了基于切片的省材挖洞优化模型，在一定的结构强度、稳定性、可打印性等约束下，自适应优化模型的壁厚，最大化地节省打印材料。　　本文算法在许多复杂的三维模型上进行实验，并与当前先进的算法相比较，结果表明本文的优化算法具有更好的有效性和实用性。