三、比較：3D打印區(qū)別于其他制造工藝有哪些優(yōu)勢和劣勢？

   相對于等材制造工藝與減材制造工藝，3D打印具有許多的優(yōu)勢，已有很多文章進行了詳細(xì)的分析與闡述。筆者認(rèn)為，相對于傳統(tǒng)的制造工藝，3D打印具有如下三個主要的優(yōu)勢：

   1. 設(shè)計空間。對于幾何結(jié)構(gòu)復(fù)雜物品（比如內(nèi)部有非常復(fù)雜的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)或空腔結(jié)構(gòu)的物品），傳統(tǒng)的制造工藝是無法進行加工的，需要將物品進行分解分別加工再組裝。而3D打印將物體分解成一層一層的2D區(qū)域，因此加工任意復(fù)雜的物體都沒有問題，加工精度只是取決于打印機所能輸出的小材料顆粒。這是3D打印帶給我們大的優(yōu)勢，能讓設(shè)計者設(shè)計任意復(fù)雜的幾何形狀，設(shè)計空間。正是這個優(yōu)勢，給了我們在幾何設(shè)計與優(yōu)化方面大量需要解決的問題，后面會詳述。




   2. 立體光固化成型工藝（SLA）：以光敏樹脂作為材料，在系統(tǒng)控制下紫外激光將對液態(tài)的光敏樹脂進行掃描從而讓其逐層凝固成型。液槽中會先盛滿液態(tài)的光敏樹脂，氦—鎘激光器或離子激光器發(fā)射出的紫外激光束在計算機的操縱下按工件的分層截面數(shù)據(jù)在液態(tài)的光敏樹脂表面進行逐行逐點掃描，這使掃描區(qū)域的樹脂薄層產(chǎn)生聚合反應(yīng)而固化從形成工件的一個薄層。

   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?fù)浣Y(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(dǎo)致打印出物體無法正常放置等；