在工业设计中，有时需要将工业产品的重量降到最低，既不影响原有的功能性、安全性与耐用性，又能满足使用约束条件，这就需要引入轻量化的设计概念。轻量化这一概念最先起源于赛车运动，它的优势其实不难理解，重量轻了，可以带来更好的操控性，发动机输出的动力能够产生更高的加速度。由于车辆轻，起步时加速性能更好。
　　伴随着“节能环保”趋势的盛行，轻量化的应用领域越来越广泛，从普通机械制造（如：机器人、包装机械、体育用品等）、能源生产设备（如：风力发电机）到汽车与飞机制造直至航天飞机与太空站的构造。增材制造（AM）早期在航空航天工业中被采用的关键原因是轻量化实现，因为人们在购票的时候会习惯性进行多方比较，使得航空公司不得不在燃料和能源节约上下功夫。运用3D打印技术实现轻量化的通常有三类降低自身重量的途径，分别是形状轻量化、材料轻量化、制造轻量化。
　　形状轻量化：满足应力载荷需求，更改工作集合形状和但以理传递路径。形状优化法是利用复合材料设计自由度大和成型方便的特点，达到既减轻零部件和车身的质量，又延长使用寿命的目的。以生物为载体进行力学分析，避免应力集中，使载荷处于均匀分布状态，借助于形状的变异来降低峰值或是使应力分布均匀化。利用定向设计进行纤维合理的分布和取向，使受力强度大的部位，增加纤维容量，受力次要的部位保持有足够的强度。
　　3D打印通过结构设计层面实现轻量化的主要途径有四种：中空夹层/薄壁加筋结构、镂空点阵结构、一体化结构实现、异形拓扑优化结构。