Типові деталі машин не змінюють своєї компоновки і зовнішнього вигляду вже понад 100 років, це не означає що вони мають оптимальну конструкцію, просто вони технологічні для традиційних умов виробництва, тобто для серійного виготовлення  на верстатах з ручним управлінням, верстатах-автоматах і їм подібних. На сьогоднішній день переважна більшість операції проходить на верстатах з ЧПК, а управляючі програми пишуться за допомогою CAM систем і вже нема обмежень по кількості кадрів і довжині коду програми. Тобто складні за конструкцією деталі перестали бути нетехнологічними. Крім цього, проектування ведеться за допомогою CAD систем і нема проблеми з проектування певних складних конструкцій деталей.

Питання заміни конструкції деталі можуть бути сформульовані на досить жорсткій математичній мові у вигляді завдання оптимізації, і при певних припущеннях на них може бути одна вірна відповідь. Уявімо, що у нас є деталь, яка одним кінцем жорстко кріпиться в корпусі, а інший кінець має певну робочу поверхню, яка важко навантажена. Чи можна придумати для неї таку форму, яка мінімізує запасені в ній пружну енергію (міру її жорсткості), і при цьому витрачається мінімум матеріалу? Топологічна оптимізація дає відповідь на ці і подібні до нього питання. Крім завдань оптимізації жорсткості і міцності, топологічна оптимізація використовується, зокрема, при розробці мікроструктур матеріалів. Наприклад, сконструювати таку мікроструктуру, щоб після її періодичного повторення і усереднення на макрорівні отримати бажані пружні властивості.

Класичне формулювання завдання топологічної оптимізації SIMP дозволяє зменшити простір пошуку: з одного боку, сформулювати спочатку просте завдання в зручному для градієнтного спуску вигляді, не роблячи його при цьому глобально опуклим, але створюючи опуклі підзадачі на кожному локальному кроці. З іншого боку, за допомогою техніки фільтрації ми можемо визначити необхідний розмір деталі. Потім з'явилася ще одна техніка, яка стала конкурувати з SIMP. Вона заснована на так званому жадібному вирізанні: ми беремо суцільний шматок матеріалу і починаємо вирізати матеріал в тих місцях, де пружна енергія мінімальна. Основна мета – по можливості залишати корисні для даної конструкції області, що несуть навантаження, де є напруга, а ненапружені області видаляти. Таким чином, рухаючись поступово, ми отримуємо конструкції, близькі до того, що генерує SIMP.

Але такий спосіб конструювання забезпечує ідеальні форми деталей, які будуть отримуватися за допомогою адитивних технологій і в більшості випадків унеможливлює їх виготовлення на металорізальних верстатах, оскільки в конструкції будуть елементи, закриті для доступу різального інструмента іншими сусідніми елементами. Тому в майбутньому для таких випадків необхідно додати в ці автоматизовані системи проектування перевірку на доступ різального інструменту. На даний час відпрацювання на технологічність вимагає вводити додаткову операцію переконструювання, яка буде полягати в зміщенні та об’єднанні елементів для забезпечення доступу різального інструменту.