4. 功能定制問題：定制化是3D打印大的優(yōu)勢之一，這里催生了大量的研究問題和研究方法。比如，(1) 將繪制理論中發(fā)展起來的各種模型和方法應(yīng)用于3D打印，涉及到打印材料的外觀模擬、測量以及合成優(yōu)化等技術(shù)；(2) 面向、教育、娛樂和時(shí)尚等需求的模型定制問題以及面向光影與聲音效果的逆向設(shè)計(jì)問題；(3) 通過子塊設(shè)計(jì)與打印以及通過鉸鏈，滑輪，齒輪，電機(jī)等機(jī)械裝置組裝而成的具有特定功能的物體，其中有許多機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化問題。筆者對于 近年來機(jī)械結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)物體設(shè)計(jì)方面的工作做了一個(gè)綜述，發(fā)表在2017年的《中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)》上（PDF）。



   1. 3D幾何的表達(dá)：現(xiàn)在的基于點(diǎn)和三角網(wǎng)格的表達(dá)，或者基于NURBS曲面表達(dá)的3D形狀是適合于數(shù)控加工（減材制造）的；我們認(rèn)為，隱式曲面在增材制造方面具有系列良好的優(yōu)點(diǎn)，切片計(jì)算快，幾何計(jì)算簡單等。我們正在研究基于隱式曲面的幾何表達(dá)用于3D打印的廣泛應(yīng)用。   2. 組合材料：材料的不同組合能得到不同物理特性的物體，組合優(yōu)化也是是幾何的空間分布優(yōu)化；不同的組合材料、功能材料、梯度材料的設(shè)計(jì)與優(yōu)化，使用多重材料混合打印是個(gè)值得探索的方向。



  4. 4D打?。褐悄懿牧?Smart Material)，在外界環(huán)境激勵(lì)下，如溫度場、電磁場、濕度、光等，能夠自動(dòng)完成相應(yīng)的反應(yīng)（比如膨脹或收縮）。4D打印技術(shù)是指由3D打印技術(shù)制造的智能材料結(jié)構(gòu)，在一定的環(huán)境激勵(lì)下，可以隨時(shí)間產(chǎn)生形狀結(jié)構(gòu)的變化。4D打印技術(shù)相比于3D打印技術(shù)增加了一個(gè)額外的維度：時(shí)間t；廣義來講，在4D打印中t是廣義的，它是可表征一切智能打印材料中所隱含的可變參量的總代表。4D打印對于制造業(yè)所帶來的變革將是深遠(yuǎn)的，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。