告别层层堆叠！开源非平面3D打印来了：无需支撑，360°自由打印

2025年5月6日，据资源库了解，国外开发者Joshua Bird近日在GitHub开源发布其自研切片软件“S4”。该软件可生成非平面打印路径，有效减少FDM打印中悬垂结构对支撑材料的依赖，提供了一种值得关注的技术方案。

S4的发布打破了传统切片软件在路径规划上的二维限制。与之配套的是Bird同步开源的四轴打印平台——Core  R-Theta，为构建低成本、高自由度的3D打印系统提供了硬件支持。这一软硬结合、完全开源的解决方案，有望降低非平面FFF技术的使用门槛，推动其在工业应用中的实际落地。

非平面路径：让理论真正“打印”出来

S4全称为 “Smooth Slicer for Surfaces”，其工作流程分为三大步骤：

模型变形：对原始模型进行几何变换，使其表面在Z轴方向上更适合打印，减少悬垂；

传统切片：利用现有切片工具（如Cura）对变形后的模型进行普通切片操作；

路径还原：通过数学映射将生成的G-code还原到原始模型上，从而获得非平面的打印路径。

这一流程通过将传统二维切片映射为复杂的三维路径，使打印头能沿曲面流畅移动，摆脱了传统Z轴层层堆叠的构建方式。在大幅减少甚至完全免除支撑结构的同时，该方法特别适用于具有复杂曲面的打印对象，例如航空航天零件、定制雕塑等。

Core R-Theta：专为非平面路径设计的开源硬件

为充分发挥S4在非平面路径生成方面的优势，Bird同步推出了配套的开源四轴3D打印系统——Core R-Theta。该系统结构设计包括：R轴（可旋转的打印平台）、Theta轴（可垂直旋转的工具头），以及X/Z方向的线性移动轴。

该系统在设计上摒弃了复杂昂贵的五轴机构，采用桌面级硬件即可实现多轴控制。凭借低成本、高灵活度的特点，Core  R-Theta特别适合用于教学实验、科研验证及轻量级工业生产。同时，其全部CAD文件、控制逻辑与组装方案已完整发布于GitHub，鼓励全球用户进行复刻与优化。

推动普及的关键一步，仍需迈过技术门槛

事实上，非平面路径早已存在于研究文献中，但一直受限于高昂设备成本和复杂的软件门槛。S4和Core R-Theta的发布首次将该技术以开源方式向大众开放，极大地提升了其可及性与可实现性。

不过，目前该技术仍面临两方面的现实挑战。首先，现有FDM打印机多为三轴结构，无法直接兼容非平面路径，对设备适配提出限制。其次，非线性运动路径对G-code的生成与控制提出更高要求，增加了用户在软件操作和系统调试方面的复杂度。

尽管还有不少挑战，但S4的推出无疑说明，非平面3D打印技术正一步步走出实验室，开始走向实际应用。就像十多年前RepRap项目把FDM桌面打印带到大众面前一样，现在，类似的技术变革又重新出现了。