近日，美國普渡大學的研究人員已經證明有兩種方法能夠顯著減少3D打印機打印對象所需要的時間和材料。這些改進都可能導致降低整體打印成本，普渡大學計算機圖形學副教授 Bedrich Benes說。

    第一個被稱為新PackMerger算法，也就是把一個對象分為幾段打印，之后再粘結在一起。Benes說：“我們的算法是先將3D打印對象分為幾個無需打印支撐的部分，待其分別打印完成后再組合起來。”

      一個3D對象被自動地分成一組同樣大小的部分，并打印出來。整體打印時間從13.5個小時縮減至9.5個小時（節省了30％）和支撐材料的用量從351克降低至229克（節省了34％）。 使用算法優化大約花了1分鐘，最后將其組裝起來花了約15分鐘。

該算法解決的核心問題是如何將盡可能多的元素裝進盡可能小的空間里，使用的原理類似于大家都很熟悉的俄羅斯方塊游戲。

“就我們所知，這是第一個完整的3D體積打包（volume-packing）算法。”Benes說。

   （如圖中所示）要打印的物體比構建平臺更大（a），軟件算法將其自動分段，然后放在一個構建平臺上一起打印（b）打印完成后然后在5分鐘內將其組裝在一起（c）。 

     該算法將打印對象分解成一塊塊的部分，然后讓它們密集地堆積在一起，以盡可能地利用3D打印機的最大可打印空間。因為他們是堆積在一起的，客觀上形成了相互支撐的關系，所以幾乎不需要打印支撐材料，從而節省了時間和原料。該算法有時候甚至會讓3D打印機以互相嵌套的方式打印，以節省打印控件。

詳細介紹PackMerger算法的論文請到這里閱讀。

Benes和普渡大學的博士生還開發了另一種算法，該算法能生成較小的支撐結構（見下圖），能夠平均減少30%的打印時間和40%左右的3D打印材料。

打印對象之前，該算法會確定3D模型應如何在打印機托盤上放置，使得伸出的部分需要的支撐最小。 

“計算機會自動將3D模型向各個方向旋轉，以發現需要最小支撐結構的3D模型放置方式。”Benes說。

a)、b)是 MakerBot Replicator 2內置的3D打印軟件產生的以及拆解后的支撐材料。c)、d)則是我們的解決方案：減少了支撐材料量、導致更快的打印、并且打印的模型質量更高。 

然后，支撐結構只是建在某個區域中的幾個點上，形成效率更高的類似腳手架的結構。該算法使用一種基于幾何的方法，并不需要考慮結構或物理性能。 

該研究結果詳述于論文《智能支撐：數字化制造中的高效的支持結構生成》（Clever Support: Efficient Support Structure Generation for Digital Fabrication）》，

點擊此處閱讀：http://hpcg.purdue.edu/bbenes/papers/Vanek14SGP.pdf