鄭正元教授與捷克合作，申請科技部雙邊協議型擴充加值國際合作研究計畫，計畫名稱：醫療植入物之多材料設計與積層製造，計畫編號：110-2923-E-011-007-MY3，獲補助金額2,680,000元（本計畫與高速3D列印研究中心之關連：研發積層製造晶格結構用於醫療植入物）

此計劃已培養3位碩士生和一位博士生，並發表了一篇期刊論文Materials 2021, 14(21), 6521; https://doi.org/10.3390/ma14216521 (Q2, Metallurgy & Metallurgical Engineering)，相關成果如下說明:

功能梯度晶格結構因其優化和特定於應用的特性而具有優異的機械性能，因此在工程中備受關注。這些結構的靈感來自大自然，對於輕量級但高效和最佳的功能很重要。由於其分級設計，它們比均勻密度的同類產品具有更高的機械性能，使其更適合許多應用。進行了幾項研究來研究梯度密度晶格結構在不同類型載荷下的機械性能，主要與拉伸、壓縮和疲勞響應有關。在與生物醫學、汽車和航空航天領域相關的應用中，動態彎曲和旋轉應力是關鍵的載荷組件。因此，功能梯度晶格結構扭轉特性的研究將有助於在多個領域更好地實現晶格結構。在這項研究中，幾個功能梯度三重週期性最小表面結構和基於支柱的晶格結構被設計成具有 40% 相對密度的圓柱形狀。 HP Multi Jet Fusion 4200 3D 打印機用於製造實驗研究的所有樣本。進行了直到每個結構失效的扭轉實驗，以研究晶格結構的性質，例如扭轉剛度、能量吸收和失效特性。結果表明，通過與扭轉載荷引起的應力集中相對應的有效材料分佈，可以提高結構的剛度和能量吸收。與均勻對應物相比，基於 TPMS 的功能梯度設計的扭轉剛度增加了 35%，極限剪切強度增加了 15%。此外，結果還表明，有效的材料分佈會影響晶格結構的失效機制並延遲塑性變形，增加其對扭轉載荷的抵抗力。