获得数字化3D模型是进行3D打印的第一步。用户可借助3D建模软件，如Ｍaya，3DS，Ｍax等，建立物体的网格模型。借助以上软件生成的网格模型通常是单层曲面网格，用来表示物体的边界。3D打印机只能打印密闭的网格，使用建模软件生成的曲面网格通常不符合打印条件。为了解决这一问题，大多数3D打印软件采用以下两种方法进行处理：1、将曲面表面上孔洞等进行填充，将整个曲面网格生成封闭实体。2、将曲面网格作为物体外表面，根据特定厚度生成曲面网格的等距曲面，作为模型内表面。将内外表面之间的区域封闭成实体，进行3D打印。通常将这种薄壳状结构称为壳体。
- 会显著改变模型表面结构，曲面网格本身的孔洞结构会被填充。另外通过方法1处理的模型内部都会被打印材料填充，会延长打印时长，消耗更多的打印材料。
- 生成壳体进行打印能够有效节省材料，缩短打印时间。但是壳体打印最大的问题是如何确定合适的壳体厚度。厚度过小会使得打印出的物体容易在外力作用下断裂；厚度过大会影响整体的外观，浪费材料。过大的厚度也会导致曲面凹处等距曲面产生自交。
如何增强物体结构强度以满足相应设计要求是3D打印领域热点问题之一。近年来，国内外学者通过増加内部结构，使用蒙皮－刚架结构等方法增强物体的结构强度。也可改变物体内部质量分布、降低自重等方式减少支撑结构应力值，同时达到节省打印材料的目的。然而壳体通常内外表面都可见，且存在孔洞等能够观察到模型内部。增加支撑结构会影响物体的外观，甚至影响其设计功能。
为了解决以上问题，我们提出了一种优化薄壳状物体厚度参数的方法，能够在不增加额外支撑材料的基础上，使物体具有足够的结构强度。我们优化的目标是保证物体上节点的应力不超过材料屈服强度。即物体在指定外力条件下，保持结构稳定不断裂。在模拟物体受力过程中，采用壳单元有限元仿真方法计算物体静态平衡状态下的应力数值。根据von Ｍises屈服准则判断物体是否发生塑性形变。采用三角形壳单元进行计算，其单元刚度矩阵可以表示为厚度参数的函数，能够加速优化过程中求导等计算。