3D打印設計中最大的挑戰是如何使人類設計師和計算機創造性地、無縫地協同工作。一個相關但是可能被忽略的問題是，為了更好地發揮3D打印機的生產能力，計算機需要知道如何更好地設計形狀。
人類用書麵和口頭語言從語法上分析、記錄和思考現實，每種文化的語言都體現其價值和物理環境。熟練的演講者會使用複雜的語法和豐富多彩的詞彙。其他人說話時通常使用一串簡單、鬆散的詞彙，這些詞語缺乏組織，語法上也不怎麼通順。
設計軟件不用語言，而是通過捕捉和追蹤描述物體的數據分析和記錄外部世界。這種以數字化形式描述物體的方式，專業術語稱之為“幾何描述”。
未來的設計軟件就如同孩子學習語言一樣，在描述形狀方麵將會變得越來越流暢。孩子學習語言的成功表現為他說話流利，並對周圍環境做出恰當的反應。同樣，設計工具能否有效改進取決於我們能否創造出針對當前設計問題能夠快速準確地改進幾何表達方式的軟件。
一些人類語言有其他語言沒有的表達情緒狀態或特定情況的詞彙，人類語言的複雜性和可供使用的詞彙數量影響語言表達內容。同樣，專業設計軟件處理內部幾何表示的方式決定了軟件控製設計的好壞。
當前，大多數設計軟件隻能使用簡單的語言形式，運作起來類似傳統的藍圖紙，語言簡單、粗糙，登不了大雅之堂。例如，設計軟件用兩個詞表達設計中材料的存在和不存在，即“有”和“沒有”，毫無歧義。它沒有辦法描述物體的成長、變化或有條件的適應。如同一個講外語的人或孩子學習他的第一個詞一樣，設計軟件隻是簡單直白地表達設計形狀或材料的細節。
除非軟件設計工具更有說服力，否則我們無法充分挖掘3D打印的潛力。計算機設計形狀即有幾種簡單的方法也有非常複雜的方法。如果必須對設計範例從最簡單到最流暢和適用性最強進行排名，排名如下。
首先，最簡單的幾何表示是傳統的紙質藍圖、表麵網格模型或固體的幾何形狀。這些設計符號描述的是簡單的固定形狀，相當於語言中一些簡單的描述性詞語。
其次，適用性較強的是那些能夠處理參數設計的軟件。這些軟件使用戶能夠定義隨參數調整的通用幾何形狀。例如，類似錘子的形狀都可以用一個幾何形狀來描繪，隻是幾何形狀中把手的長度和寬度不同而已。
在這一點上，我們進入了未來的世界。以下幾種設計語言具有高度實驗性，大部分是在實驗室和尖端設計實驗中使用。在一種所謂的“編程式設計”的方法中，計算機把形狀描述成一係列有特定順序的步驟，有點兒像按照食譜而不是最終的外觀描述蛋糕。
再次，就是一個比較複雜的方法，被稱為“生長式係統”。按字麵意思，這種係統就是按照一套既定的規則從一顆種子“長成”形狀。
最後，最複雜流暢的未來設計形式是“即興藍圖”。這些設計可以根據使用條件進行自身修改，就像一個雄辯家即興在講台上回應群眾的情緒和問題。即興計算機藍圖軟件是動態的。
後者是大自然的傑作。植物的DNA不直接決定植物的最終形狀，它隻是設定了一套規則用於環境出現特殊情況時控製植物生長。
3D打印機問世之前，任何有關形狀的複雜構想都隻是幻想、理論數學和計算機圖形學的素材。隻有大自然才有能力把生成的藍圖變成複雜形狀。隨著3D打印技術的發展，這些新的設計概念將最終走出虛擬世界進入現實世界。
食譜式設計
用食譜表達未來設計軟件的工作原理可能最恰當。蛋糕的食譜不會詳細描述蛋糕的最終形狀和成分，相反，食譜描述的是做蛋糕的一係列步驟，本質上是一個程序。
一個簡單的食譜也可以做成一個外形精美的蛋糕。將蘋果片和葡萄幹灑在千層餅上卷起來烘烤就可以做出蘋果餡卷餅。食譜中的步驟順序比口頭描述蘋果卷餅的形狀、外觀和材料成分要簡單得多。然而，用食譜做出食物比食譜簡單的建議要複雜很多。換句話說，整體要大於部分之和。