以尽可能低的重量实现尽可能高的性能：多年来，这一格言一直引领着研发人员不断提高内燃机的效率。强大的仿真工具和不断完善的生产工艺使得材料和结构以最佳方式适应高机械负载和热负荷成为可能–或者说，使其得到充分的利用。然而，通过优化可以实现的改进空间越来越小，因为质量与发动机功率的比值正在趋于一致。例如，全铝三缸和四缸发动机的功率重量比正在接近每千瓦1.1公斤。只要还使用传统工艺制造方法，情况就是如此。

通过将增材制造工艺引入内燃机制造领域，大大拓展了轻量化和高效率发动机的开发空间，这一点在FEV公司和一个围绕保时捷汽车公司的研发联盟目前进行的两个项目得到了验证。在这两个项目中，工程师们都依靠基于粉末床的增材制造（Laser-Powder-Bed-Fusion，LPBF）。两个项目组都在重新设计现有的发动机部件，以实现材料节约和功能集成的设计。不过，当FEV公司专注于在大规模量产汽车的内燃机上实现最大程度的减重时，保时捷汽车项目联盟却关注于提高跑车的发动机性能。

气缸盖和曲轴箱优化

在LeiMot（轻量化发动机）研究项目中，FEV公司正在重新设计大众汽车EA288 evo两升柴油发动机的气缸盖和曲轴箱。虽然与其他发动机部件的重要接口的几何形状没有变化，但工程师们在其他地方大量节省了材料。用于冷却、润滑和电荷交换的功能元件的壁厚根据负载情况减少到两毫米，支撑结构的设计在某些情况下甚至大大缩小。缸盖采用双T型支撑结构设计，并通过集成推力箱系统吸收较高的扭转和弯曲载荷，最后实现的重量为8.5千克，比参考缸盖减轻22%的重量。在曲轴箱中，工程师们又节省了两千克的重量，部分原因是在隔板的外部区域等低负荷区域引入了空腔和栅格结构。

除了以上直接的材料节约外，工程师们还进行了冷却液流量优化等工作。这样可以缩短预热阶段，水泵可以在低功率下运行，甚至可以用更小的水泵代替。经过流量优化的油路还能减少20%以上的油压损失。由德国弗劳恩霍夫信息与通信技术研究所的科学家设计的玻璃纤维增​​强硬质合金侧壁取代了进、出口侧的传统铝合金壁，进一步减轻了重量。总的来说，FEV公司开发出的改款发动机实现了21%的减重。下一步，FEV公司计划建造和检查5个样机，进行机械测试和热动力学测试。

集成冷却通道的活塞

保时捷、马勒、通快和蔡司项目联盟的重点是提高保时捷GT2 RS车型的双涡轮增压发动机的性能和效率。为此，项目联盟伙伴采用增材制造方法，加工出了一个具有优化拓扑结构和集成冷却通道的铝制活塞。在第一步中，与参考活塞相比，新开发的活塞重量降低了百分之十。不过，研发人员认为，通过进一步的开发，最多降低百分之二十的重量也是可以实现的。较低的摆动质量使保时捷能够将发动机转速提高到每分钟300。这可以使功率为515千瓦的发动机的输出功率又增加了22千瓦。

与上述项目一样，保时捷的合作伙伴对冷却管道的几何结构进行了优化，从而提高了活塞的冷却效果。例如，新的冷却液流将承受最高热负荷的排气阀下的温度降低了20摄氏度。工程师们已经在各种测试中证明了增材制造的铝制活塞的实用性，测试包括以平均每小时250公里的速度进行200小时的耐久运行。

小批量的经济性，大批量的潜力

通过这个项目，合作伙伴追求的目标是将增材制造融入现有的系列生产流程。不过目前还只对小批量的部件，如极少数量或赛车运动中的部件在经济上是可行的。然而，传统工艺也可以从增材制造中获益，例如以混合工艺的形式，或在未来生成丝状结构作为砂芯，并将其嵌入传统铸造工艺中。