V 3D tlači je 3D digitálny model predpokladom a základom a 3D tlač je výsledkom, vďaka ktorému je 3D model „kvetom na zemi“. V mnohých prípadoch však 3D model nemožno priamo vytlačiť na 3D tlačiareň alebo vytlačené objekty nevyhovujú potrebám používateľov. V súčasnosti je potrebné prejsť niektorými metódami geometrického modelovania a spracovania na korekciu, úpravu, spracovanie a optimalizáciu vstupného 3D modelu, aby lepšie vyhovoval potrebám 3D tlače a zabránil normálnemu fungovaniu tlačeného objektu. .
V počítačovej grafike alebo počítačom podporovanom geometrickom dizajne je hlavným účelom 3D modelovania modelovanie, vykresľovanie alebo animácia, pričom sa berú do úvahy matematické vlastnosti modelu, ako je tvar, spojitosť, hladkosť, materiál, deformácia a iné vlastnosti povrchu; Pri 3D tlači je výstupom 3D modelu fyzikálny model a treba viac zvážiť fyzikálne vlastnosti (mechanické vlastnosti a funkčné vlastnosti) fyzického modelu. Tradičné metódy 3D modelovania a spracovania je preto potrebné ďalej revidovať a posilňovať a počas procesu modelovania je potrebné zvážiť mechanické a funkčné vlastnosti výstupného fyzického modelu. Na jednej strane matematické vlastnosti modelu ovplyvňujú jeho fyzikálne vlastnosti; na druhej strane požiadavky na fyzikálne vlastnosti ovplyvňujú modifikáciu matematických vlastností. Tieto dve vlastnosti sa navzájom ovplyvňujú a často vyžadujú iteráciu v procese spracovania a optimalizácie. Nazývame to geometrický dizajn orientovaný na výrobu a optimalizácia. Existuje veľa problémov s geometrickým spracovaním a optimalizačnými výpočtami, stručne ich zhrnieme takto:
1. Problém s geometrickým výpočtom: Daný 3D digitálny model je potrebné diskretizovať do trojuholníkovej mriežky (súbor STL), potom je pridaná výplňová štruktúra a podporná štruktúra, potom výpočet rezov a plánovanie cesty a nakoniec odoslané do 3D tlačiarne cez G kód Výstup fyzického modelu. Tento proces je hlavnou prácou softvéru rezacieho motora 3D tlačiarne, ktorý zahŕňa množstvo geometrických výpočtov;
2. Obmedzenia tlače: V mnohých prípadoch má vstupný 3D model určité problémy a nedá sa priamo vytlačiť na 3D tlačiareň. Napríklad topológia samotného 3D modelu nie je štandardizovaná a nedá sa rozdeliť; tlač zlyhá kvôli plávajúcej časti; Veľkosť modelu je príliš veľká a presahuje limit veľkosti, ktorý tlačiareň dokáže vytlačiť; bez zohľadnenia stability nemožno vytlačený objekt normálne umiestniť atď.;
3. Problém štrukturálnej optimalizácie: Keďže dizajnérovi chýbajú určité skúsenosti s návrhom a mechanické znalosti, výsledok návrhu sa nevytlačí normálne kvôli štrukturálnym problémom alebo sa po 3D tlači vyskytnú nejaké problémy s pevnosťou konštrukcie. Nedostatočná pevnosť môže poškodiť 3D model počas tlače, prepravy alebo každodenného používania. Tento druh problému nazývame problém štrukturálnej analýzy a optimalizácie; v súčasnosti je potrebné optimalizovať štruktúru modelu pomocou mechanických a fyzikálnych simulačných výpočtov (Finite Element Method-FEM), aby spĺňal požiadavky.
4. Problémy s funkčným prispôsobením: Prispôsobenie je jednou z najväčších výhod 3D tlače a tu vzniklo veľké množstvo výskumných otázok a výskumných metód. Napríklad (1) aplikovať rôzne modely a metódy vyvinuté v teórii kreslenia na 3D tlač, vrátane simulácie vzhľadu, merania a optimalizácie syntézy tlačených materiálov; (2) pre potreby medicíny, vzdelávania, zábavy a módy Problém prispôsobenia modelu a problém spätného dizajnu pre svetelné, tieňové a zvukové efekty; (3) Objekty so špecifickými funkciami zostavené dizajnom podblokov a potlačou a prostredníctvom pántov, kladiek, ozubených kolies, motorov a iných mechanických zariadení vrátane mnohých mechanizmov Dizajn a problémy s optimalizáciou.
V posledných rokoch sa výskumu geometrického dizajnu a optimalizácie výroby venuje veľká pozornosť a postupne sa stal centrom výskumu.