为了节省打印所使用的材料，大部分3D打印设备附带的软件都考虑了节省材料的功能，通常是对模型内部采用相对于表面较为松散的结构进行稀疏填充。一种最直接的方式即是将物体内部镂空，用一个仅具有薄层厚度的物体取代实体模型进行打印。但是将原本实体的模型变成一个“空壳”，模型的力学性能可能受到影响，打印的过程中或是打印好以后容易损毁。有些3D打印软件会在薄层内部添加一些设计规整的网状结构以提升被打印模型的强度和刚度，如栅格与蜂窝状的网状结构等。然而，当前3D打印机自带软件的节材优化功能还十分有限，不能自动计算被镂空物体的薄层厚度以及判断所添加的网状结构的密度，这些参数仍需要用户根据经验设置。若用户设置不合理，要么打印出来的物体不能满足物理机械性能要求或自平衡性要求，要么仍然过多使用了打印材料。Shapeways将三维物体外部曲面进行一定的缩放形成内部曲面，再对内部曲面以内的区域进行均匀镂空以达到减少模型体积的目的。这种方法需要用户根据经验指定一个缩放因子，过大的缩放因子不能对减小模型体积起到显著的作用，而过小的缩放因子有可能导致最终物体过薄不能满足既定的力学性能要求。
使用熔融沉积式(FusedDepositionModeling,FDM)工艺的3D打印设备因为价格低廉、操作简单，较受个人用户以及科研、教育机构喜欢，普及程度较高。但是这类打印机的最大不足之处在于打印的过程中对于悬空的结构需要添加额外的支撑结构，使其得以附着。这些支撑结构所带来的弊端，一方面在于模型打印完成后需要人工将支撑部分从模型上去除，耗费时间精力并且有可能对模型造成损坏，引起不必要的浪费。更重要的一方面是，支撑结构也需要耗费不少的材料，违背了降低3D打印成本的目的。因此，减少支撑材料成为优化这类打印技术、降低成本的关键，现有研究大致可以分为两类。