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随着国家制造业向高精度与高智能化方向发展，传统的结构优化设计方法与制造模式已无法满足现代制造业的发展与应用需求，建立科学的智能优化设计体系已迫在眉睫。基于三维拓扑优化的智能优化设计体系包括智能化设计、智能化制造与应用三个层面，该体系中智能优化设计以3D 拓扑优化为核心，能以较少的先验决策得到最优的结构设计，智能化制造以3D 打印技术为核心，可对利用智能优化设计出的任意复杂形状的零件进行快速精密的制造。该体系实现产品从概念设计阶段到制造阶段的无缝链接，建立结构设计与制造的一体化和智能化模式。最后针对3D 智能优化设计，在单工况、多工况、频率响应以及可制造性四个方面给出典型案例，并提出几点未来值得研究的方向。