3D प्रिंटिंग में, 3D डिजिटल मॉडल आधार और नींव है, और 3D प्रिंटिंग परिणाम है, जो 3D मॉडल को "जमीन पर फूल" बनाता है। हालाँकि, कई मामलों में, 3D मॉडल को सीधे 3D प्रिंटर पर आउटपुट नहीं किया जा सकता है या मुद्रित ऑब्जेक्ट उपयोगकर्ताओं की आवश्यकताओं को पूरा नहीं करते हैं। इस समय, इनपुट 3D मॉडल को सही करने, समायोजित करने, संसाधित करने और अनुकूलित करने के लिए कुछ ज्यामितीय मॉडलिंग और प्रसंस्करण विधियों से गुजरना आवश्यक है, ताकि यह 3D प्रिंटिंग की जरूरतों को बेहतर ढंग से पूरा कर सके और मुद्रित वस्तु को सामान्य रूप से काम न करने से रोक सके। .
कंप्यूटर ग्राफिक्स या कंप्यूटर एडेड ज्यामितीय डिजाइन में, 3डी मॉडलिंग का मुख्य उद्देश्य मॉडल के गणितीय गुणों, जैसे आकार, निरंतरता, चिकनाई, सामग्री, विरूपण और सतह के अन्य गुणों पर विचार करते हुए मॉडलिंग, प्रतिपादन या एनीमेशन है; 3डी प्रिंटिंग में, 3डी मॉडल का आउटपुट एक भौतिक मॉडल है, और भौतिक मॉडल के भौतिक गुणों (यांत्रिक गुणों और कार्यात्मक गुणों) पर अधिक विचार करने की आवश्यकता है। इसलिए, पारंपरिक 3D मॉडलिंग और प्रसंस्करण विधियों को और संशोधित और मजबूत करने की आवश्यकता है, और मॉडलिंग प्रक्रिया के दौरान आउटपुट भौतिक मॉडल के यांत्रिक और कार्यात्मक गुणों पर विचार करने की आवश्यकता है। एक ओर, मॉडल के गणितीय गुण उसके भौतिक गुणों को प्रभावित करते हैं; दूसरी ओर, भौतिक गुणों की आवश्यकताएं गणितीय गुणों के संशोधन को प्रभावित करती हैं। ये दो गुण एक दूसरे को प्रभावित करते हैं और प्रसंस्करण और अनुकूलन की प्रक्रिया में अक्सर पुनरावृत्ति की आवश्यकता होती है। हम इसे फैब्रिकेशन ओरिएंटेड जियोमेट्रिक डिज़ाइन और ऑप्टिमाइजेशन कहते हैं। बहुत सारी ज्यामितीय प्रसंस्करण और अनुकूलन गणना समस्याएं हैं, हम संक्षेप में इस प्रकार हैं:
1. ज्यामितीय गणना समस्या: एक 3D डिजिटल मॉडल को देखते हुए, इसे एक त्रिकोणीय ग्रिड (STL फ़ाइल) में विभाजित करने की आवश्यकता है, फिर संरचना और समर्थन संरचना को भरें, फिर स्लाइस गणना और पथ योजना, और अंत में G के माध्यम से 3D प्रिंटर को भेजा जाए। कोड आउटपुट एक भौतिक मॉडल। यह प्रक्रिया 3D प्रिंटर के स्लाइसिंग इंजन सॉफ़्टवेयर का मुख्य कार्य है, जिसमें बहुत सारी ज्यामितीय गणनाएँ शामिल हैं;
2. मुद्रण बाधाएं: कई मामलों में, इनपुट 3D मॉडल में कुछ समस्याएं होती हैं और इसे सीधे 3D प्रिंटर पर आउटपुट नहीं किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, 3D मॉडल की टोपोलॉजी स्वयं मानकीकृत नहीं है और इसे काटा नहीं जा सकता है; फ्लोटिंग भाग के कारण मुद्रण विफल हो जाता है; मॉडल का आकार बहुत बड़ा है, जो उस आकार सीमा से अधिक है जिसे प्रिंटर प्रिंट कर सकता है; स्थिरता पर विचार किए बिना, मुद्रित वस्तु को सामान्य रूप से नहीं रखा जा सकता है, आदि;
3. संरचनात्मक अनुकूलन समस्या: चूंकि डिज़ाइनर के पास कुछ डिज़ाइन अनुभव और यांत्रिक ज्ञान की कमी होती है, इसलिए डिज़ाइन परिणाम संरचनात्मक समस्याओं के कारण सामान्य रूप से मुद्रित नहीं होंगे या 3D प्रिंटिंग के बाद कुछ संरचनात्मक शक्ति समस्याएं होंगी। मुद्रण, परिवहन या दैनिक उपयोग के दौरान अपर्याप्त शक्ति 3D मॉडल को नुकसान पहुंचा सकती है। हम इस तरह की समस्या को एक संरचनात्मक विश्लेषण और अनुकूलन समस्या कहते हैं; इस समय, आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए यांत्रिक और भौतिक सिमुलेशन गणना (परिमित तत्व विधि-एफईएम) के माध्यम से मॉडल की संरचना को अनुकूलित करना आवश्यक है।
4. कार्यात्मक अनुकूलन मुद्दे: अनुकूलन 3 डी प्रिंटिंग के सबसे बड़े लाभों में से एक है, और यहां बड़ी संख्या में शोध प्रश्न और शोध विधियां उत्पन्न हुई हैं। उदाहरण के लिए, (1) ड्राइंग थ्योरी में विकसित विभिन्न मॉडलों और विधियों को 3डी प्रिंटिंग में लागू करें, जिसमें मुद्रित सामग्री के दिखावट सिमुलेशन, माप और संश्लेषण अनुकूलन शामिल हैं; (2) चिकित्सा, शिक्षा, मनोरंजन और फैशन की जरूरतों के लिए मॉडल अनुकूलन समस्या और प्रकाश, छाया और ध्वनि प्रभाव के लिए रिवर्स डिजाइन समस्या; (3) उप-ब्लॉक डिजाइन और प्रिंटिंग द्वारा और टिका, पुली, गियर, मोटर और अन्य यांत्रिक उपकरणों के माध्यम से कई तंत्र डिजाइन और अनुकूलन मुद्दों सहित विशिष्ट कार्यों के साथ वस्तुओं को इकट्ठा किया जाता है।
हाल के वर्षों में, ज्यामितीय डिजाइन और विनिर्माण के लिए अनुकूलन पर अनुसंधान ने व्यापक ध्यान आकर्षित किया है और धीरे-धीरे एक शोध हॉटस्पॉट बन गया है।