轻量化已成为航空航天、武器装备、交通运输等领域发展的重要方向,金属3D打印作为一门先进的成形技术,实现了通过结构设计和轻质材料使用层面上达到轻量化的可行性。选区激光熔化(SLM)是金属3D打印技术的重要研究方向,可以直接成形镂空点阵、中空夹层、一体化等复杂轻量化结构零件。而轻量化的结构设计结合轻质材料的使用,两者相辅相成可以实现零件重量的更大限度优化。AlSi10Mg是一种轻质合金材料,但由于其本身的高反射率、低流动性、易氧化等特性,SLM成形时容易形成气孔、氧化物、不规则孔洞等缺陷,成形难度较高。本文以基于SLM的金属3D打印轻量化技术为研究对象,主要研究内容包括三部分:第一部分,基于SLM的金属3D打印轻量化结构设计的理论研究;第二部分,基于SLM的金属3D打印AlSi10Mg轻量化结构工艺研究;第三部分,基于SLM的金属3D打印轻量化技术在航空航天领域的应用研究。主要工作及研究成果如下:(1)提出了基于SLM的金属3D打印轻量化结构设计规则。结合SLM技术的成形原理及轻量化的结构设计,以公理设计体系为基础,分析了设计要求和约束,制定了金属3D打印轻量化结构设计流程。(2)采用理论分析结合实验研究的方法,研究了激光功率、扫描路径、扫描间距、扫描速度等工艺参数对AlSi10Mg合金SLM成形轻量化结构零件质量的影响。(3)研究了 SLM成形AlSi10Mg合金轻量化结构的力学性能、显微组织、断口形貌,并对比分析了其力学性能和组织结构优于传统铸造工艺的原因。(4)基于SLM的金属3D打印轻量化技术在航空航天领域的应用研究。制造出了满足使用要求的轻量化飞机发动机托架结构和某卫星轻量化支架结构,验证了基于SLM的金属3D打印轻量化结构设计、制造的可行性。