参数化设计是将工程本身描述为函数和过程，修正初始条件并通过计算机计算得到工程结果的设计过程，实现设计过程的自动化。 初期广泛应用于建筑领域，随着3D打印的普及，越来越多的软件制造商开始推出可以与增材配套制造的参数化软件。 Grasshopper、nTopology、Hyperganic、3-matic、Netfabb、3D-xpert种典型参数化设计软件的分析比较。
1. Grasshopper
grasshopper(GH )是基于Rhino平台工作的可视化编程语言，是数字化设计方向的主流软件之一。 独特的是使用一个电池盒记录建模过程，通过逻辑关系将所有盒连接在一起形成一个定制包。 由于该插件基于Rhino本身开放，内部模块与Rhino完美集成，操作更加高效快捷。 此外，gh还包含近千种插件，用户可以自由组合使用，有编程基础也可以自行开发插件，开放性和灵活性非常高。
图1使用GH电池组自动生成的儿童鞋底
但作为设计软件，gh生成的模型最后必须出bake，输出stl格式(这里建议导出Binary二进制格式，数据量更少)，然后导入3D打印软件进行检测和修复
2.nTopology
nTopology是面向增材制造的高效设计平台。 包括光栅设计、拓扑优化、派生设计、仿真等模块。 工程师可以通过调用多个预设工具包或使用自己开发的定制工具包创建工作流来实现复杂几何结构的参数化设计。 其中有软件自带的格子库，其中包括10多种晶胞结构。 用户还可以自己在Rule Library Bulider模块中修改自己的单位单元结构并制作。 仿真模块导入SIMSOLID或Abaqus的仿真结果，软件可以根据导入的数据自动生成变密度晶格结构。
图2 nTopology晶格库中的几种晶胞结构
图3由模拟结果生成的变密度晶格结构
同时，nTopology中最特殊的是所采用的隐式建模技术，它是基于数学函数或隐式模型的驱动设计技术，具有更快的设计速度和更小的执行内存的优点。 我们知道，典型的晶格结构具有很大的数据量，修改时软件可以很容易地实现纸箱化。 这个技术一定能很好地解决这个。提高用户使用效率。
nTopology基于隐式建模，因此可以编写任何复杂的图元，但不如显式边界表示直观，而且学习曲线陡峭。 在实际使用中，工程师以CAD模型为设计空间，辅以nTopology进行复杂实体的设计。
3.Hyperganic
Hyperganic公司成立于2015年，是一家创业公司，专注于复杂的3D打印结构的设计，其功能与nTopology相似。 与一般软件制造商销售软件的想法不同，Hyperganic倾向于为客户提供个性化的云平台设计包。 Hyperganic类似于一组云软件接口，它将设计、模拟、自动定位和切片等功能全部集成到此云平台中。 输入客户的3D打印机参数、光栅参数等一系列控制参数，即可输出3D打印机直接使用的格式，实现全自动过程。 例如，在输入鞋内底模型之后，可以通过调节可变参数自动产生cli片形式的3D打印光栅鞋底。
图4基于4 Hyperganic打印鞋的定制云平台
但是，Hyperganic基于完全自动化的设计过程，几乎没有手动调整的功能，如果中间生成了晶格，或者方向不正确，用户就无法手动调整和更改。
4.3 -矩阵
3-matic是Materislise基于数字CAD(STL )的正向工程软件，由Materislise提供，所有操作都基于三角剖分进行处理。 说起Materislise公司，大部分3D打印用户应该都很了解它下面的Magics软件。 与Magics主要用于模型修复、支撑构建、切片等3D打印机功能不同，3-matic的主要功能在于复杂表面纹理的生成和轻量化结构的设计。
图53-静态表面纹理功能和纹理库
图63-矩阵轻量化设计功能和晶格库
2023年，西门子与Materialize合作，将3-matic的轻量化设计功能集成到NX软件的增材制造模块中，实现了增减材料制造的集成设计。
图7 NX中的增材制造模块
但3 -矩阵光栅的渐变设计和光栅布局主要依赖于uvmapped的划分，导致光栅分布不灵活，尤其是遇到曲面渐变时，uvmapped的划分容易变形，导致光栅分布不均匀。
5. Netfabb
Netfabb也是3D打印软件，2015年被Autodesk-EutoCa收购，包括模型设计(修复、放置)、优化、光栅设计、拓扑优化)、打印准备)、切片构建)、预基于附带的Simulation Utility和Optimization Utility模块，用户可以根据分析结果在优化过程中直接修改设计。提高零件的3D打印成功率，降低工艺的试行错误成本，这个功能在金属打印中特别重要。
图8 Netfabb的优化实用程序模块
6.3D-xpert
3D-xpert是3D打印公司3D Systems开发的金属3D打印一站式解决方案软件。 它涵盖了金属增材制造的整个过程。 它具有以下优点：可以直接使用本地CAD图元而不将其转换为STL；建模和打印可以无缝集成；无需在多个软件程序之间切换；以及保持设计的完整性。
图9 3D-xpert一站式解决流程
3D-xpert的三维建模模块具有Cimatron的全部建模功能，而轻量化设计模块具有随形、均质、径向、随机、最小曲面等参数网格，所选网格的元素数如角度、节点、体积、最小曲面等
图10 3D-xpert光栅参数显示
但该软件轻量化设计模块的渐变功能还很简单，只能单面渐变，这阻碍了许多复杂曲面的网格设计。
作者：北京斯克莱特科技有限公司( SCRAT3D )张淑琴
