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相對于等材制造工藝與減材制造工藝，3D打印具有許多的優勢，已有很多文章進行了詳細的分析與闡述。筆者認為，相對于傳統的制造工藝，3D打印具有如下三個最主要的優勢：
1. 設計空間無限。對于幾何結構復雜物品（比如內部有非常復雜的拓撲結構或空腔結構的物品），傳統的制造工藝是無法進行加工的，需要將物品進行分解分別加工再組裝。而3D打印將物體分解成一層一層的2D區域，因此加工任意復雜的物體都沒有問題，加工精度只是取決于打印機所能輸出的最小材料顆粒。這是3D打印帶給我們最大的優勢，能讓設計者設計任意復雜的幾何形狀，設計空間無限。正是這個優勢，給了我們在幾何設計與優化方面大量需要解決的問題，后面會詳述。
2. 零技能制造。傳統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打印只需要一個數字化文件即可進行成型。因此，通過3D打印，能夠輕松實現產品的個性化設計與定制，大大縮短了產品的研發時間。這個優勢給了我們非機械專業的研究工作者，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。
3. 材料無限組合。多噴頭的3D打印機能夠對多種材料進行組合打印。通過材料的堆疊和組合，打印的物品具有與單一材料所不同的物理和力學的特性。因此，通過不同材料的組合，可以產生性能不同的“新的材料”。這個優勢提供給了我們利用控制材料的分布來控制物品的物理、力學及結構的特性，從而能產生多樣化的物品，增加產品的靈活性。
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