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)計問題；(3) 通過子塊設(shè)計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)計與優(yōu)化問題。筆者對于 近年來機(jī)械結(jié)構(gòu)的動態(tài)物體設(shè)計方面的工作做了一個綜述，發(fā)表在2017年的《中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報》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(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)計與優(yōu)化，使用多重材料混合打印是個值得探索的方向。



  4. 4D打印：智能材料(Smart Material)，在外界環(huán)境激勵下，如溫度場、電磁場、濕度、光等，能夠自動完成相應(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)境激勵下，可以隨時間產(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)增加了一個額外的維度：時間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。