组织工程的目的是修复、替代已损伤的组织或器官，从而恢复生命体的正常生理功能。组织工程支架作为组织工程技术的三要素之一，其制备技术的发展对于组织工程至关重要。现有制备技术所得到的组织工程支架，其材料成分和孔隙结构的分布单一，难以变化，对于要求在材料和孔隙结构分布上呈现梯度变化的复杂支架结构，有其明显的局限性，限制了组织工程技术的进一步发展。 本论文的研究目的，是针对以上问题，在现有支架快速成形技术的基础上，提出新的支架制备的方法和技术，使支架具有材料梯度和结构梯度这两种梯度结构成为现实。 论文的研究内容包括两部分：组织工程支架梯度结构的建模；支架梯度结构成形的软/硬件系统及其实现。本文的工作是组织工程支架制备和非均质材料建模领域的研究前沿。 本文的研究包括非均质材料模型、材料组成和结构的描述方法以及支架梯度结构模型的建立和运算技术。主要工作包括：(1)“区域/模板”的模型原理和新的支架梯度结构模型——XTL模型及其格式定义研究；(2)基于特征面的材料设计和结构设计方法研究，该设计方法是划分不同区域的依据；(3)材料模板和结构模板以及用于描述材料组成和孔隙结构的研究；(4)基于支架梯度结构模型的几何运算技术：两次包围盒三角表面求交、三角面分割以及包络裁剪技术的研究。 上述研究工作取得重要成果，体现在所开发的建模软件系统中。在支架梯度结构快速成形的有关软/硬件关键技术方面，主要工作和成果为：(1)通过分层、模板填充和模板裁剪，实现了支架梯度结构模型的接口技术；(2)首次设计并实现了采用低温沉积制造工艺的多喷头成形系统；(3)提出并实现了机械切换式多喷头技术方案。 本文给出了支架梯度结构从建模到实现的完整实例。本文的研究工作将有助于组织工程支架制造技术上一个新台阶。