3. 材料組合。多噴頭的3D打印機能夠?qū)Χ喾N材料進(jìn)行組合打印。通過材料的堆疊和組合，打印的物品具有與單一材料所不同的物理和力學(xué)的特性。因此，通過不同材料的組合，可以產(chǎn)生性能不同的“新的材料”。這個優(yōu)勢提供給了我們利用控制材料的分布來控制物品的物理、力學(xué)及結(jié)構(gòu)的特性，從而能產(chǎn)生多樣化的物品，增加產(chǎn)品的靈活性。

   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)懸空部分而打印失敗；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；

   3. 結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題：由于設(shè)計師缺乏一些設(shè)計經(jīng)驗與力學(xué)知識，會導(dǎo)致其設(shè)計結(jié)果因為結(jié)構(gòu)問題不能正常打印或在3D打印后會存在一些結(jié)構(gòu)強度問題。強度不足可能會使3D模型在打印、運輸或日常使用過程中受到破壞。這種問題我們稱其為結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化問題；這時就需要通過力學(xué)與物理的計算（有限元方法--FEM）來優(yōu)化模型的結(jié)構(gòu)來滿足需求； 筆者對于近年來結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面的工作做了一個綜述，發(fā)表在2017年的《計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報》上（PDF）。