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(jìn)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(jì)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(jìn)行加工的，需要將物品進(jìn)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(jī)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(jì)者設(shè)計(jì)任意復(fù)雜的幾何形狀，設(shè)計(jì)空間。正是這個優(yōu)勢，給了我們在幾何設(shè)計(jì)與優(yōu)化方面大量需要解決的問題，后面會詳述。



   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)，需要在建模的過程中就考慮到輸出實(shí)物模型的力學(xué)及功能屬性。



   近年來，面向制造的幾何設(shè)計(jì)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(diǎn)。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(jìn)行了一個綜述，發(fā)表在2015年的《計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)》上（PDF），并且在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的國際會議Siggraph Asia 2014上組織了一個3D打印幾何設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)學(xué)會計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)專委會的委托，與國內(nèi)的一些學(xué)者又完成了一份更為詳細(xì)的“3D打印中幾何處理的研究進(jìn)展與趨勢”的發(fā)展報(bào)告（PDF），對相關(guān)工作進(jìn)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(jìn)展和發(fā)展方向。