增材制造(3D打印)技术的发展带来了制造、医疗等行业的巨大变革,在口腔正畸领域,计算机图形技术与增材制造技术相结合,出现了无托槽隐形矫治技术,该技术获得了越来越多的口腔正畸患者青睐。但是,目前无托槽隐形矫治器的制造是通过3D打印得到牙颌模型作为母模,然后在母模上使用医用树脂膜片热压成型,该方式得到的隐形矫治器无法获得理想的膜片厚度,使得矫治力无法得到准确控制,影响矫治效果。这种间接制造方式钝化了3D打印的精度,无法实现精确矫治。伴随着增材制造技术医用材料的迅速发展,直接3D打印隐形矫治器逐渐成为可能,对其设计系统的研究是其中的关键技术之一。本文针对隐形矫治器间接生成工艺存在的工艺路线长、制造精度低、矫治器无法精确设计等问题,提出了面向直接3D打印的隐形矫治设计系统方案,构建了软件系统的功能模型。针对牙颌模型分割这一关键问题,提出了一种基于形态学分割算法,该算法融合了形态学算法和Dijkstra算法,由形态学算法筛选得到模型的特征区域,在特征区域内通过Dijkstra算法得到整体牙冠在牙颌模型的分割曲线。得到的矫治器生成区域完整,提高了牙颌模型的分割效率。运用面向对象的程序设计方法,对系统进行了总体设计,并对系统各功能模块的类方法进行了设计。使用C#语言与三维图形处理库Open GL,开发了牙颌模型文件处理模块、牙颌模型文件分析显示模块、虚拟排牙模块以及隐形矫治器虚拟生成模块。最后,通过一个实例,利用所开发的软件进行了面向3D打印的隐形矫治器设计,使用SLA方法完成了隐形矫治器的直接3D打印,完成了系统验证。提出的矫治器分割算法适用于隐形矫治器的虚拟生成,能够提高牙颌模型的分割效率并保证分割模型的完整性;通过对面向直接3D打印的隐形矫治设计系统的研究,实现了无托槽隐形矫治器的直接快速制造生成,提高了矫治器的工艺精度,缩短了技术周期,为以后矫治器的力学分析和更为精确的矫治研究奠定了基础。