一提到3D打印的优点，总会说到3D打印在轻量化制造方面具有举足轻重的作用，具体是如何实现的呢？这篇文章咱们来谈谈这个问题。
一、什么是轻量化制造
轻量化制造，简单而言是在不牺牲零部件性能的前提下，减轻零部件重量的制造方式。重量的减轻带来能耗的降低，在全球范围控制碳排放的趋势下，轻量化制造越来越受到重视，是未来制造的方向之一。
二、实现轻量化制造的途径轻量化制造的实现途径可以分为三个方面：
一、改变材料，二、改变设计，三、运用先进的制造技术。这其中，3D打印在两方面展现出了明显优势，首先它本身就是一种先进的制造技术，在减少零部件的数量，提高材料利用率方面比传统制造更具优势，其次它可以满足设计的无限可能，可以轻松将各种轻量化巧思落地。本文重点从设计方面来谈谈3D打印如何实现轻量化制造。
三、实现轻量化制造的设计方式
轻量化设计按照结构的谁急样式可以分为中空夹层结构、点阵结构、一体化结构和拓扑优化结构。
（一）中空夹层结构设计
中空夹层结构通常由薄壁作为面板，内芯加筋形成交错支撑的结构，整体呈空心，在承受弯曲载荷时，面板主要承受拉应力和压应力，内芯主要承担剪应力和部分压应力。这样的结构具有一定的弯曲刚度与强度，并且具有质量轻、耐疲劳、吸音和隔热等优点。
中空夹层结构示例
中空夹层结构在航空航天，船舶，汽车，运动器材等领域有广泛的应用。
3D打印的中空夹层结构零件示例
（二）点阵结构设计点阵结构是由一组组相同的多孔结构重复组合而成，可以通过调整阵列的密度，单孔的形状、尺寸等来调整整体结构的刚度、强度、韧性、力学性能等。点阵结构具有压缩属性和弹性属性，可以对冲击做出快速反应，点阵结构设计得当，可以达到与实心结构相同的性能，同时可以实现减重70%之多的目标，点阵结构还具有吸收能量、降低噪音、热绝缘、热交换、生物相容等功能。点阵结构广泛应用在航空航天，航海，医疗等领域。
点阵结构示例点阵结构用于中空夹层设计00:08（三）一体化结构设计
一体化结构是将原来分散的，需要连接，甚至是不同材料的零件集成为一个大的部件，可以减少零件组合时的连接部分，还可以便于设计者进行整体最优化设计，从而实现减轻部件的重量，减少加工步骤的目标。
3D打印的一体化车辆前端结构3D打印的一体化火箭推力室（四）拓扑优化结构拓扑优化是将指定区域离散成足够多的子区域，然后是在给定的约束条件下（一定的载荷，性能指标，需要省去的材料百分比等），借助有限元分析技术对结构的强度和模态进行分析，确定子区域的去留，最终留下来的区域构成最优方案，是一种对材料分布进行优化以提高材料利用率的方法。
拓扑优化的过程示例摩托车骨架的拓扑优化设计四驱车车架的拓扑优化设计五、总结综上，3D打印在轻量化制造方面具有不可取代的作用，主要得益于两方面，一是3D打印技术对于复杂点阵结构和拓扑优化结构的空隙形状、精度、大小和分布的制造能力。二是3D打印具备对多材料连续打印的能力，使得一体化大构件可以整体被制造出来。