人们常说3D打印件具有轻量化的优势，但具体是怎么实现的，却是知之甚少。其中有一种技术在里面扮演了最为重要的角色，那就是“拓扑优化”。

拓扑优化（topology optimization），是指一种根据给定的负载情况、约束条件和性能指标，在给定的区域内对材料分布进行优化的数学方法。通俗地讲，拓扑优化就是利用优化的手段，寻找结构内部哪里需要布置材料，布置何种材料，在保证一定约束下获取最优的性能，在现代产品设计中，是一种非常常见的结构优化方式。

经典的拓扑优化

比如说下面这辆由空中客车集团 APWorks GmbH制作的世界上第一辆3D打印摩托车Light Rider，它主车身的金属框架设计采用了Altair公司的优化软件OptiStruct进行拓扑优化。在保证结构强度的情况下采用镂空异形结构实现轻量化，整车总共只有35公斤重，从0到50英里的加速只需要不到5s的时间，满电续航里程可达60公里。

世界上第一辆3D打印摩托车Light Rider

不过在用于3D打印前，拓扑优化并不那么完美。因为在很多情况下，计算机给出的优化方案由于造型太过复杂，传统制造方法根本无法制造，所以只能再对其进行简化，甚至放弃。但是有了3D技术后，两者相辅相成，无论多么复杂的设计3D打印都能轻松完成，不仅真正发挥了拓扑优化的效能，同时也提高了3D打印的实用价值。

除此之外，还有很多精彩的3D打印产品都与拓扑优化技术密不可分，例如：ROBOT BIKE CO(RBC)公司设计的可定制3D打印自行车；意大利泰雷兹阿莱尼亚宇航公司（Thales Alenia Space）设计制造的3D打印卫星天线；瑞士苏黎世RUAG Space公司有史以来最长的工业级3D打印航天部件；英国增材制造厂商雷尼绍（Renishaw）与自行车厂商Empire Cycles合作，设计并制造了世界首辆全3D打印自行车；SOGECLAIR Aerospace采用3D打印制造航空发动机组件。

小编回想起之前与3D打印从业人员的交流时，他曾说过的一句话：“3D打印不仅非常有应用前景，而且是可持续发展好几百年的技术。”可以说，是拓扑优化给了3D打印足够的底气，两者可以说是真正的天生一对。

粉体圈 作者：小榆