如果將3D打印比作做一道菜，材料就是菜的原料，設(shè)備就是鍋，而建模則是菜譜和制作方法。建模作為3D打印的“大腦”，在成型過程中起到至關(guān)重要的作用，這正是我們從事計算機圖形學和幾何建模的研究工作者的研究工作。因此，計算機圖形學是3D打印中的不可或缺的一個重要研究領(lǐng)域。在計算機圖形學中，近年來出現(xiàn)大量的有關(guān)幾何、結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化的研究，筆者也在這方面做了系列的研究工作，后面會詳述。

   1. 幾何計算問題：給定一個3D數(shù)字模型，需要離散成三角網(wǎng)格(STL文件)，然后加填充結(jié)構(gòu)、加支撐結(jié)構(gòu)，然后切片計算和路徑規(guī)劃，后才送到3D打印機，通過G代碼輸出一個實物模型。這個過程是3D打印機的切片引擎軟件的主要工作，中間涉及到大量的幾何計算；

   2. 打印約束問題：在很多情況下，輸入的3D模型存在著一些問題，并不能直接輸出給3D打印機，比如：3D模型本身的拓撲結(jié)構(gòu)不規(guī)范，無法切片；由于出現(xiàn)懸空部分而打印失??；模型的尺寸太大，超過打印機所能打印的尺寸限制；沒有考慮穩(wěn)定性導致打印出物體無法正常放置等；

   近年來，面向制造的幾何設(shè)計與優(yōu)化方面的研究工作得到了廣泛的關(guān)注，并逐漸成為研究的熱點。筆者于2014年對于 之前有關(guān)3D打印幾何處理的研究工作進行了一個綜述，發(fā)表在2015年的《計算機學報》上（PDF），并且在計算機圖形學的國際會議Siggraph Asia 2014上組織了一個3D打印幾何設(shè)計與處理的教程Course（鏈接）。之后在Siggraph和Siggraph Asia 會議上出現(xiàn)了更多的有關(guān)教程。在2016年夏天，筆者應(yīng)計算機學會計算機輔助設(shè)計與圖形學專委會的委托，與國內(nèi)的一些學者又完成了一份更為詳細的“3D打印中幾何處理的研究進展與趨勢”的發(fā)展報告（PDF），對相關(guān)工作進行一個的整理和分類，使得讀者能夠更好地了解3D打印幾何處理方面的進展和發(fā)展方向。

作業(yè)過程：

光敏樹脂3D打印機的在絲桿導軌的驅(qū)動下，會把液體樹脂刮平，因為之前已經(jīng)在電腦上對文件進行了分層處理，以保證每層的厚度相同。

所用的液體聚合物是光敏樹脂，當3D打印軟件控制UV激光照射到材料表面時，樹脂由液體變成固體。激光點打印的位置會使與之接觸的部分變硬，而與之不接觸的部分則保持液體狀態(tài)。光敏樹脂3D打印機的在絲桿導軌的驅(qū)動下，會把液體樹脂刮平，因為之前已經(jīng)在電腦上對文件進行了分層處理，以保證每層的厚度相同。