2. 零技能制造。傳統(tǒng)的制造工藝設備龐大且昂貴，需要較高的技能才能進行操作。而3D打印機（比如FDM 3D打印機）小巧而廉價，有些已經(jīng)進入家庭，使用簡單方便；相對于昂貴的鑄模，3D打印只需要一個數(shù)字化文件即可進行成型。因此，通過3D打印，能夠輕松實現(xiàn)產(chǎn)品的個性化設計與定制，大大縮短了產(chǎn)品的研發(fā)時間。這個優(yōu)勢給了我們非機械專業(yè)的研究工作者，也能進行相關的幾何、結構、材料等方面的研究，大大加深和拓展了制造中所存在的相關研究問題。


   在計算機圖形學或計算機輔助幾何設計中，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)學屬性，比如曲面的形狀、連續(xù)性、光滑性、材質、變形等性質；而在3D打印中，3D模型輸出的是一個實物模型，更多需要考慮的是實物模型的物理屬性（力學屬性與功能屬性）。因此，傳統(tǒng)的3D建模與處理的手段需要進一步修正和加強，需要在建模的過程中就考慮到輸出實物模型的力學及功能屬性。


   1. 3D幾何的表達：現(xiàn)在的基于點和三角網(wǎng)格的表達，或者基于NURBS曲面表達的3D形狀是適合于數(shù)控加工（減材制造）的；我們認為，隱式曲面在增材制造方面具有系列良好的優(yōu)點，切片計算快，幾何計算簡單等。我們正在研究基于隱式曲面的幾何表達用于3D打印的廣泛應用。   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、梯度材料的設計與優(yōu)化，使用多重材料混合打印是個值得探索的方向。


對于美國宇航局的太空探索任務來說，3D打印技術尤其重要，國際空間站目前已有三個以上的備用組件，可以用工業(yè)級3d打印機制造。該設備將利用聚合物和其它材料，采用增量擠壓制造技術，逐層生產(chǎn)物品。三維打印實驗是美國航天局未來的一項重點科研項目，3D打印部件和工具將提高空間任務的準確性和安全性，另外，由于不需要從地球運輸，可以降低空間任務的成本。