功能梯度材料(Functionally Graded Material,FGM)设计思想是：根据具体要求，选择两种或多种具有不同性能的材料，连续改变它们的组份和结构，使其材料界面相间模糊化，得到功能相应与材料逐渐变化的模型。从20世纪80年代这种材料提出以来，受到极度关注并广泛应用。但传统的基于物理或化学的功能梯度材料的制备方法只能制备形状简单的功能梯度材料块体或材料环，并且不能精确控制材料在一定范围的组份相，不能正确反映设计者的意图，从而限制了材料性能的发挥。快速成形(Rapid Prototyping,RP)技术采用分层离散与材料逐点堆积的特点，为复杂功能梯度材料的制造提供了一条可行之路。但目前作为RP数据源CAD造型系统不能提供零件材料信息表达功能，这阻碍了快速成形技术在功能梯度材料零件制造中的应用。 本文以快速成形技术为背景，借助体图形学工具，针对功能梯度材料模型的CAD表达进行了深入的分析和研究，提出用体素(Voxel)模型描述零件三维形体结构并作为材料信息的载体，选取零件的点、线、面等作为参考特征，以体素节点到参考特征的向量距离为参数进行材料分布设计的数字材料建模方法，实现功能梯度材料的数字化描述。文中针对基于深度缓存体素化算法和基于八叉树结构的CAD网格模型体素化算法的不足，采用了基于最小欧式距离测度的体素化算法，借助RLE体数据压缩结构，并增加体素标记信息，从而便于更加灵活的操作体素。最后介绍体视化的方法，结合OPENGL编程实现STL格式模型的读取和三维显示及数字材料模型的三维可视化，并提出一种适合快速成形设备使用的带材料信息的二维层片接口文件输出数据结构，为基于RP的功能梯度材料零件制造提供一定技术基础。