熔融沉积三维打印技术因其独特的制造优势在诸多领域得到广泛的应用,而支撑结构的添加和脱料工艺的繁琐是影响当前技术发展和工业应用的两个重要因素。本文从新装备新工艺角度出发,研发了一种三维打印柔性支撑平台用以解决上述问题,基于该新型平台提出了减支撑工艺和自动脱料工艺,并通过理论设计和实验验证相结合的方式对工艺优化展开研究。首先,设计了三维打印柔性支撑平台的装备结构并制定了控制系统方案。柔性支撑平台由离散单元体构成,通过指令调控可以模拟出适应各种模型所需的支撑结构形态,通过设计装备结构限制导向和软件误差补偿机制保证了平台的刚性和精度。其次,基于三维打印柔性支撑平台工作的特点,设计了柔性支撑平台的工艺流程,实现柔性支撑平台和打印机间的协同工作。利用打印时的单元运动调节实现了减支撑功能,通过打印后的单元体升降错位实现了自动脱料功能。再者,针对不同应用场景下支撑结构的减量需求,用改进后增强搜索能力的粒子群算法开展打印位姿减支撑工艺优化研究。实验结果显示,在有构建方向限制时,悬臂结构的模型减支撑效果更好,实验模型的支撑占比最高可以降低到12%;而自由状态下位姿优化对每种模型都有很好的减支撑效果,悬臂结构和薄壁结构的模型的支撑占比不足5%。进而,以减支撑和打印时间为指标利用多目标粒子群算法进行多目标优化以获得帕累托解集,可以从中选择支撑结构和打印时间综合的角度获得最优的位姿方案。最后,深入分析了脱料机理,通过仿真和实验相结合的方式研究模型尺寸对脱料的影响,获得了脱料工艺可行性评价的基本条件。在脱料优化的解存在性探讨过程中,发现合适的脱料位姿与系统常数之间存在的关系,当前系统条件下模型总是能通过优化找到合适的脱料位姿,同时通过实验验证了系统常数对脱料优化的影响。通过在无法脱料的模型部分添加支撑,将脱料问题转化成额外的支撑结构,再进行减支撑优化,从而简化了脱料和减支撑的多目标优化问题。实验结果表明该优化策略可以降低支撑结构数量的同时保证模型成功脱料。