根据ASTMISO术语标准[1]，增材制造分为七个工艺类别，可以使用的多种材料，包括高端工程聚合物、金属、陶瓷等[2]。激光粉末床熔融（L-PBF）工艺现已在工业中广泛采用，并已达到高度成熟度，具有出色的零件质量，可以在各种流行的金属合金中可靠地生产[3]，[4]。L-PBF工艺使用高功率聚焦激光束来熔化粉末的轨迹，具有重叠的轨迹和逐层处理，直到组件完成[3]。由于典型的轨道宽度为0.1-0.2mm，因此可以制造高度复杂的结构。逐层处理允许在许多情况下任何其他制造方法都无法实现的复杂性。在最新的商业系统中，典型的最大零件尺寸达到毫米甚至更大。这种尺寸和分辨率范围为关键部件的生产提供了许多与行业相关的机会，这些部件采用优化的复杂几何结构，在较短的交付周期内生产，使技术与航空航天、医疗、汽车和通用制造业相关[5]。
AM的主要优势包括整合多个零件（零件之间的连接较少）、缩短小批量零件的交付周期、简化设计迭代以及针对特定短期或独特应用的定制设计，以及以前用传统制造方法难以或昂贵（甚至不可能）制造的复杂设计。复杂性是汽车和航空航天轻量化设计的一个关键驱动因素，因为可以制造优化的几何结构，使质量最小化，同时在预期负载下表现同样出色。这些优化几何结构可能包括遵循预期荷载路径的弯曲结构，在低应力区域没有材料。该方法已在部分规模拓扑优化和仿生工程设计的许多实例中得到成功证明，包括有机形支架和弯曲几何体，取代了传统的“块形”设计，这方面的实例在综述[6]中进行了讨论。当预期载荷已知时，这种拓扑优化的块体结构是一个不错的选择，在许多应用中都有希望，特别是那些涉及轻量化应用的应用。这些结构通常可以使用传统的制造方法制造（复杂度稍低），但由于复杂度的增加，这对于此类传统工具来说通常更昂贵或更具挑战性。在AM中，复杂性是“免费的”，与不太复杂的部件相比，利用这种复杂性没有额外的成本。因此，对可用复杂性的最佳利用通常是AM相对于传统制造业的成本和性能优势的关键，因此，充分利用AM中的复杂性具有重要意义。关于AM零件结构完整性的设计和评估的大多数可用文献都集中在具有简化几何不连续性的散装材料和部件上。有关这些研究的更多信息，请参见[7]、[8]、[9]、[10]。尽管上述研究在处理大块机械部件和结构时非常重要，但将其扩展到其他领域（如超材料）可能具有挑战性。
AM实现的一些最复杂的结构不是如上所述的拓扑优化的体结构，而是较小尺度的蜂窝或晶格结构，也称为架构蜂窝材料或超材料。这些结构类似于开孔随机泡沫，在过去二十年中已经发现了巨大的工业用途[11]，[12]，[13]，[14]。主要区别在于，AM制造的多孔晶胞结构可以高度规则和可控制，通过精确控制制造工艺和多孔设计可以实现独特的性能。通常在晶格结构中，支柱和节点根据一些基本的构建块设计，结构单元设计以规则排列连接，并在3D空间中细分或重复。这些基于支柱的常规晶格类似于具有更复杂架构的脚手架结构。支柱和节点可能以不同的方式排列，从而影响有效的材料刚度、变形行为和失效模式。由于支柱连接的节点处的尖角，这些位置通常是负载条件下应力集中的位置，促使在这些角落中使用弯曲设计，例如圆角[15]。除了支柱和节点之外，另一种流行的晶胞设计方法是使用三重周期性最小表面（TPMS），这些表面有不同的变体，具有骨架或基于片状的品种[16]。在这两个品种中，多孔结构均由连续弯曲的几何形状制成，消除了应力集中。蜂窝和晶格架构的进一步设计和分类在[17]中讨论。
广泛的蜂窝设计以及使用增材制造在3D中精确定制其设计、密度和其他属性的能力为这些结构在工业相关产品和零件中的应用提供了新的机会。它们在医疗植入物中的应用得到了广泛的认可，并且到目前为止已经推动了大部分研究工作，在过去十年中对医疗植入物中的晶格进行了广泛的研究[18]，[19]，[20]，[21]，[22]，[23]，[24]，[25]，[26]。除医疗应用外，它们在轻量化方面的应用也得到了广泛认可，并引起了航空航天和汽车行业的极大兴趣。在这些工作中，在理解AM晶格结构的性质及其对特定应用的约束或限制方面取得了很大进展，而文献综述通常包括提及晶格结构的各种潜在应用[27]，[28]。然而，到目前为止，本文献尚未广泛考虑晶格结构的广泛潜在应用，大多数讨论是关于它们在植入物中的应用及其针对该特定应用的优化。在过去的二十年中，多孔随机泡沫在工业中发现了许多其他应用[11]，[12]，[13]，[14]，AM晶格结构有可能在各种类似应用中超越这些应用。为了达到这种性能水平，对AM的深入了解必须与对晶格结构设计，可制造性和测试的同样深入的理解相结合。特别是晶格结构的机械性能和疲劳性能仍然是一个值得