从医疗器械制造到汽车、航空航天等行业，设计出重量轻且坚固性强的零部件是一大挑战。慕尼黑工业大学研究人员开发出一种参考系统——应力引导轻量化3D设计(SGLDBench)基准测试，可直接比较和评估多种轻量化结构方法，相关成果已发表在《结构与多学科优化》和《IEEE可视化与计算机图形学汇刊》上。

轻量化元件设计常用计算机辅助设计方法，但因物理和数学描述不同，难以直接比较，且复杂计算方法限制空间分辨率。SGLDBench基准测试成功克服这些障碍，对轻量化设计方法进行标准化。它允许将六种参考策略应用于任意组件，使用3D模拟比较，整合刚度重量比、应力场等参数及连接信息，让用户能评估机械和几何特性，创建不同分辨率和材料使用的设计。

这项新基准测试应用价值广泛。在医疗领域，可用于测试髋关节植入物设计方案并定制化生产;在汽车和航空航天行业，有助于减轻零部件重量，提高能源效率，且结构设计能满足安全标准，承受冲击和振动。Rüdiger Westermann教授称：“通过SGLDBench，我们创建了透明轻量级设计基准，有助于研究人员分类方法，为企业产品开发决策提供工具，目前可在台式电脑上进行超1亿个单元模拟，速度远超商业产品。”研究人员还采用新方法，针对应力模拟大型方程组求解，优化传统计算机架构。

更多信息： Junpeng Wang 等人，《基于无矩阵 MATLAB 代码的高效大规模三维拓扑优化》，《结构与多学科优化》 (2025)。Junpeng Wang 等，《SGLDBench：应力引导轻量化三维设计的基准测试套件》，IEEE 可视化与计算机图形学汇刊(2025)。