2. 零技能制造。傳統(tǒng)的制造工藝設(shè)備龐大且昂貴，需要較高的技能才能進(jìn)行操作。而3D打印機(jī)（比如FDM 3D打印機(jī)）小巧而廉價(jià)，有些已經(jīng)進(jìn)入家庭，使用簡(jiǎn)單方便；相對(duì)于昂貴的鑄模，3D打印只需要一個(gè)數(shù)字化文件即可進(jìn)行成型。因此，通過(guò)3D打印，能夠輕松實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的個(gè)性化設(shè)計(jì)與定制，大大縮短了產(chǎn)品的研發(fā)時(shí)間。這個(gè)優(yōu)勢(shì)給了我們非機(jī)械專業(yè)的研究工作者，也能進(jìn)行相關(guān)的幾何、結(jié)構(gòu)、材料等方面的研究，大大加深和拓展了制造中所存在的相關(guān)研究問(wèn)題。


   在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)或計(jì)算機(jī)輔助幾何設(shè)計(jì)中，3D建模的主要目的是為造型、渲染或動(dòng)畫，考慮的是模型的數(shù)學(xué)屬性，比如曲面的形狀、連續(xù)性、光滑性、材質(zhì)、變形等性質(zhì)；而在3D打印中，3D模型輸出的是一個(gè)實(shí)物模型，更多需要考慮的是實(shí)物模型的物理屬性（力學(xué)屬性與功能屬性）。因此，傳統(tǒng)的3D建模與處理的手段需要進(jìn)一步修正和加強(qiáng)，需要在建模的過(guò)程中就考慮到輸出實(shí)物模型的力學(xué)及功能屬性。


   1. 3D幾何的表達(dá)：現(xiàn)在的基于點(diǎn)和三角網(wǎng)格的表達(dá)，或者基于NURBS曲面表達(dá)的3D形狀是適合于數(shù)控加工（減材制造）的；我們認(rèn)為，隱式曲面在增材制造方面具有系列良好的優(yōu)點(diǎn)，切片計(jì)算快，幾何計(jì)算簡(jiǎn)單等。我們正在研究基于隱式曲面的幾何表達(dá)用于3D打印的廣泛應(yīng)用。   2. 組合材料：材料的不同組合能得到不同物理特性的物體，組合優(yōu)化也是是幾何的空間分布優(yōu)化；不同的組合材料、功能材料、梯度材料的設(shè)計(jì)與優(yōu)化，使用多重材料混合打印是個(gè)值得探索的方向。


對(duì)于美國(guó)宇航局的太空探索任務(wù)來(lái)說(shuō)，3D打印技術(shù)尤其重要，國(guó)際空間站目前已有三個(gè)以上的備用組件，可以用工業(yè)級(jí)3d打印機(jī)制造。該設(shè)備將利用聚合物和其它材料，采用增量擠壓制造技術(shù)，逐層生產(chǎn)物品。三維打印實(shí)驗(yàn)是美國(guó)航天局未來(lái)的一項(xiàng)重點(diǎn)科研項(xiàng)目，3D打印部件和工具將提高空間任務(wù)的準(zhǔn)確性和安全性，另外，由于不需要從地球運(yùn)輸，可以降低空間任務(wù)的成本。