Dalam pencetakan 3D, model digital 3D adalah premis dan fondasinya, dan pencetakan 3D adalah hasilnya, yang menjadikan model 3D "bunga di tanah". Namun, dalam banyak kasus, model 3D tidak dapat langsung dikeluarkan ke printer 3D atau objek yang dicetak tidak memenuhi kebutuhan pengguna. Pada saat ini, perlu melalui beberapa pemodelan geometris dan metode pemrosesan untuk memperbaiki, menyesuaikan, memproses dan mengoptimalkan model 3D input, sehingga dapat lebih memenuhi kebutuhan pencetakan 3D dan mencegah objek cetakan tidak berfungsi secara normal. .
Dalam grafik komputer atau desain geometris berbantuan komputer, tujuan utama pemodelan 3D adalah pemodelan, rendering, atau animasi, dengan mempertimbangkan sifat matematis model, seperti bentuk, kontinuitas, kehalusan, material, deformasi, dan sifat permukaan lainnya; Dalam pencetakan 3D, output dari model 3D adalah model fisik, dan sifat fisik (sifat mekanik dan sifat fungsional) dari model fisik perlu lebih dipertimbangkan. Oleh karena itu, pemodelan 3D tradisional dan metode pemrosesan perlu direvisi dan diperkuat lebih lanjut, dan sifat mekanik dan fungsional dari model fisik keluaran perlu dipertimbangkan selama proses pemodelan. Di satu sisi, sifat matematis model mempengaruhi sifat fisiknya; di sisi lain, persyaratan untuk sifat fisik mempengaruhi modifikasi sifat matematika. Kedua properti ini saling mempengaruhi dan seringkali membutuhkan iterasi dalam proses pengolahan dan optimasi. Kami menyebutnya desain geometris berorientasi fabrikasi dan optimasi. Ada banyak masalah pemrosesan geometrik dan perhitungan optimasi, kami rangkum secara singkat sebagai berikut:
1. Soal perhitungan geometrik: Mengingat model digital 3D, perlu didiskritisasi menjadi grid segitiga (file STL), kemudian struktur pengisi dan struktur pendukung ditambahkan, kemudian perhitungan irisan dan perencanaan jalur, dan akhirnya dikirim ke printer 3D melalui G kode Output model fisik. Proses ini adalah pekerjaan utama perangkat lunak mesin pengiris printer 3D, yang melibatkan banyak perhitungan geometris;
2. Kendala pencetakan: Dalam banyak kasus, model 3D input memiliki beberapa masalah dan tidak dapat langsung dikeluarkan ke printer 3D. Misalnya, topologi model 3D itu sendiri tidak standar dan tidak dapat diiris; pencetakan gagal karena bagian mengambang; Ukuran model terlalu besar, melebihi batas ukuran yang dapat dicetak printer; tanpa mempertimbangkan stabilitas, objek yang dicetak tidak dapat ditempatkan secara normal, dll .;
3. Masalah optimasi struktural: Karena perancang tidak memiliki pengalaman desain dan pengetahuan mekanik, hasil desain tidak akan dicetak secara normal karena masalah struktural atau akan ada beberapa masalah kekuatan struktural setelah pencetakan 3D. Kekuatan yang tidak memadai dapat merusak model 3D selama pencetakan, transportasi, atau penggunaan sehari-hari. Kami menyebut masalah seperti ini sebagai analisis struktural dan masalah optimasi; Pada saat ini, perlu dilakukan optimasi struktur model melalui perhitungan simulasi mekanik dan fisik (Finite Element Method-FEM) untuk memenuhi persyaratan.
4. Masalah kustomisasi fungsional: Kustomisasi adalah salah satu keuntungan terbesar dari pencetakan 3D, dan sejumlah besar pertanyaan penelitian dan metode penelitian telah muncul di sini. Misalnya, (1) menerapkan berbagai model dan metode yang dikembangkan dalam teori menggambar ke pencetakan 3D, yang melibatkan simulasi penampilan, pengukuran, dan optimalisasi sintesis bahan cetak; (2) untuk kebutuhan medis, pendidikan, hiburan, dan mode. Masalah penyesuaian model dan masalah desain terbalik untuk efek cahaya, bayangan, dan suara; (3) Objek dengan fungsi khusus dirakit dengan desain dan pencetakan sub-blok dan melalui engsel, katrol, roda gigi, motor, dan perangkat mekanis lainnya, termasuk banyak mekanisme Masalah desain dan pengoptimalan.
Dalam beberapa tahun terakhir, penelitian tentang desain geometris dan optimasi untuk manufaktur telah mendapat perhatian luas dan secara bertahap menjadi pusat penelitian.