2022年4月15日，美国汽车工程师协会（SAE）发布的《轻型汽车增材制造的协同产品和工艺设计》指出， 汽车行业不断寻求可持续性和环境影响评估，以减少汽车能源需求。根据全球减排和生命周期评估（LCA）趋势，产品和工艺可持续性是由采用新的制造技术以及解决部件重量减轻问题的设计方法推动的。对于航空和其他几个行业来说，轻型设计的概念很快成为汽车的中心话题，因为它可以提高性能、降低能耗和排放。从车辆性能的角度来看，车辆减重可以提高动力性、灵活性和燃油消耗量：电动汽车尤其如此，因为重量减轻直接提高了燃油效率和适用范围。从环境角度来看，很少有研究预测车辆轻量化对环境和绿色过渡的积极影响。轻量化措施持续减少CO2排放量，每千克CO2排放量平均减少0.08克至0.11克。此外，减轻部件重量直接影响其制造资源，包括运输和储存。因此，增材制造（AM）促进了轻量级解决方案的广泛采用。通过增材制造（AM），轻质设计由建筑结构组成，其中材料使用经过数值优化，以实现材料强度和重量减轻目标。即使轻质材料的成本和轻质结构的可制造性仍然是一些工业应用的问题，AM技术的发展及其优势使可持续设计成为可能。

除了轻质设计带来的性能和环境效益外，增材制造（AM）还可以提供与制造过程相关的CO2减排。增材制造可使生产实际组件所需的能量和材料浪费最低化。Rejeski等人评估了能源和浪费，但也将其确定为生命周期影响的基础，涵盖了从原材料获取到生命周期结束时处置的所有活动，以了解累积的环境足迹。目前的LCA表明，增材制造（AM）单元工艺的比能量值高于传统制造。然而，对于汽车行业来说，对比预估能源需求和潜在的燃油消耗减少量，应用轻质化设计可对环境产生积极影响。因此，问题是如何利用增材制造（AM）来增加复杂性以及在使用阶段可能对零件性能产生的影响。值得注意的是，这些分析是有限的。一方面，需要标准化增材制造（AM）能源消耗的特征，并将考虑的供应链从材料提取扩展到成品，还包括寿命末期管理。另一方面，必须考虑分布式制造和缩短交付周期、接近净形状零件和组件集成的潜力，以减少后处理和组装操作。事实上，增材制造（AM）的生命周期能量和排放节约与取消传统制造工艺中的工具、模具和材料废料有关。增材制造（AM）不需要额外的资源，如夹具、夹具、切削工具和冷却液，从而降低了制造成本和环境足迹。从环境和经济的角度来看，减少机器和材料的使用直接关系到设计和工艺参数的优化，主要包括：工艺时间、能耗、工件和支撑材料、工艺催化剂等。因此，需要进行工艺分析，并估算制造消耗和成本，遵循时间驱动和基于活动的方法来识别增材制造（AM）内的关键因素。

本文的研究表明，由于产品轻量化和工艺节约，增材制造（AM）的采用对CO2减排产生了积极影响。然而，设计方法需要对相关生产过程中的不同轻量级概念和替代配置进行客观评估。报告最后强调指出，可持续性将是重塑新产品开发的关键驱动因素概念，对新的交通解决方案产生颠覆性影响。具体而言，CO2排放量是衡量车辆环境影响的总参数。因此，轻质设计是减少下一种交通工具碳足迹的强制性方法。增材制造（AM）技术是支持这一转变的良好候选技术。然而，为了有效地采用真实产品的附加制造，特别是涉及汽车装配的产品，需要专门的目标集成设计方法。这项工作提出了一个客观的设计框架，其中涉及权衡研究，以通过关键性能指标（KPI）和在集成设计平台上的采用来评估和选择最佳的产品和流程变体。为了证明该方法的有效性，SAE方程式赛车的转向柱支撑系统进行了重新设计，以减轻重量。通过同时进行产品和流程关键性能指标（KPI）分析，优化了两种不同的解决方案。随后，最终的权衡确定了以较低成本提供更好性能的最佳解决方案，由于重量和资源使用的节约，CO2排放量减少。该方法有助于进一步改进，如整合更多关键性能指标（KPI）和可持续性参数，以返回整个过程碳足迹的直接评估。