增材制造的研究主要集中在新材料、新工艺和新设备的研发等方向,在模型的轻量化设计方面涉及较少,而较高的材料成本限制了增材制造的发展和推广。基于面成型光固化工艺,提出一种面向增材制造的多孔结构轻量化设计方法,围绕面向增材制造的轻量化设计、多孔结构单元的设计及力学性能、基于应力分布的变密度填充内核设计等几个方面展开了系统研究。提出了一种面向增材制造的轻量化设计方案,阐述了面向增材制造的模型数据结构和三维模型分层算法,在此基础上研究了基于分层轮廓数据的模型抽壳与填充算法,实现了模型轻量化设计的降维计算。分析基于三周期极小曲面建立多孔结构单元的可行性,研究隐函数方程参数与单元形态之间的关系,实现多孔结构单元形态可控的设计方法。通过理论和试验归纳了面成型光固化工艺的工艺约束,初步探索了适用于面成型光固化工艺的填充单元设计原则,并选择合适的多孔结构单元进行成型验证。研究了多孔结构力学性能表征与分析方法,选取三种类型的多孔结构单元进行仿真分析,研究孔隙特征、单元阵列等对其力学性能的影响,建立了多孔结构单元设计图和拟合方程,为轻量化设计过程中填充单元的选取和详细参数的确定提供了设计依据。采用统计信息网格技术实现应力分布的提取和简化,根据强度理论建立填充单元匹配方法,实现了基于应力分布的变密度填充内核设计,解决均匀填充方案在模型低应力区域存在设计冗余的问题。开发了面向增材制造的多孔结构轻量化处理系统,以足部假肢矫形器作为轻量化目标进行轻量化试验。试验表明,该轻量化设计方案可以实现面向增材制造的模型轻量化设计,并且基于应力分布的变密度填充内核设计大幅减少了模型实体材料的质量,改善了模型内部均匀填充的轻量化效果。