При 3D печата 3D цифровият модел е предпоставката и основата, а 3D печата е резултатът, което прави 3D модела „цвете на земята“. Въпреки това, в много случаи 3D моделът не може да бъде директно изведен на 3D принтер или отпечатаните обекти не отговарят на нуждите на потребителите. По това време е необходимо да преминете през някои геометрични методи за моделиране и обработка, за да коригирате, коригирате, обработите и оптимизирате входния 3D модел, така че да може да отговори по-добре на нуждите на 3D печат и да предотврати нормалното функциониране на отпечатания обект. .
В компютърната графика или компютърно подпомагания геометричен дизайн, основната цел на 3D моделирането е моделиране, изобразяване или анимация, като се вземат предвид математическите свойства на модела, като форма, непрекъснатост, гладкост, материал, деформация и други свойства на повърхността; При 3D печата изходът на 3D модела е физически модел и физическите свойства (механични свойства и функционални свойства) на физическия модел трябва да бъдат разгледани повече. Следователно, традиционните методи за 3D моделиране и обработка трябва да бъдат допълнително преразгледани и засилени, а механичните и функционални свойства на изходния физически модел трябва да бъдат взети предвид по време на процеса на моделиране. От една страна, математическите свойства на модела влияят върху неговите физически свойства; от друга страна, изискванията за физични свойства влияят върху модифицирането на математическите свойства. Тези две свойства си влияят едно на друго и често изискват повторение в процеса на обработка и оптимизация. Ние го наричаме ориентиран към производството геометричен дизайн и оптимизация. Има много проблеми с геометрична обработка и изчисление за оптимизация, накратко обобщаваме, както следва:
1. Проблем с геометрични изчисления: Като се има предвид 3D цифров модел, той трябва да бъде дискретизиран в триъгълна мрежа (STL файл), след това се добавя структура на запълване и поддържаща структура, след това изчисляване на срезове и планиране на пътя и накрая се изпраща на 3D принтер чрез G код Извеждане на физически модел. Този процес е основната работа на софтуера за нарязване на двигателя на 3D принтера, включващ много геометрични изчисления;
2. Ограничения за печат: В много случаи входният 3D модел има някои проблеми и не може да бъде директно изведен на 3D принтера. Например, самата топология на 3D модела не е стандартизирана и не може да бъде нарязана; отпечатването се проваля поради плаващата част; Размерът на модела е твърде голям, надвишава ограничението за размер, което принтерът може да отпечата; без да се има предвид стабилността, отпечатаният обект не може да се постави нормално и т.н.;
3. Проблем с оптимизиране на структурата: Тъй като на дизайнера липсва известен опит в проектирането и механични познания, резултатът от дизайна няма да бъде отпечатан нормално поради структурни проблеми или ще има някои проблеми със здравината на конструкцията след 3D печат. Недостатъчната здравина може да повреди 3D модела по време на печат, транспортиране или ежедневна употреба. Ние наричаме този вид проблем проблем за структурен анализ и оптимизация; в този момент е необходимо да се оптимизира структурата на модела чрез механични и физически симулационни изчисления (Finite Element Method-FEM), за да отговори на изискванията.
4. Проблеми с функционалното персонализиране: Персонализирането е едно от най-големите предимства на 3D печата и голям брой изследователски въпроси и изследователски методи са създадени тук. Например, (1) прилагат различни модели и методи, разработени в теорията на рисуването, към 3D печат, включващи симулация на външния вид, измерване и оптимизиране на синтеза на печатни материали; (2) за медицински, образователни, развлекателни и модни нужди Проблемът с персонализирането на модела и проблемът с обратния дизайн за светлина, сенки и звукови ефекти; (3) Обекти със специфични функции, сглобени чрез подблоково проектиране и печат и чрез панти, макари, зъбни колела, двигатели и други механични устройства, включително много механизми Проблеми с дизайна и оптимизацията.
През последните години изследванията в областта на геометричния дизайн и оптимизацията за производство получиха голямо внимание и постепенно се превърнаха в изследователска гореща точка.