Die Zielsetzung im Leichtbau ist maximale Festigkeit und/oder Steifigkeit bei möglichst geringem Gewicht. Ein Weg, um dies zu erreichen ist die Anpassung der Materialverteilung innerhalb der Struktur an die Belastung. Mit mathematischen Verfahren wird, unter Berücksichtigung der Belastungen, die Materialverteilung solange verändert, bis die Steifigkeit oder Festigkeit des Werkstoffes bestmöglich ausgenutzt wird.

Leichtbauprinzipien kann man auch erkennen, wenn man Knochen betrachtet. Der abgebildete Oberschenkelknochen (Abb. 1) hat eine massive "Schale", im Halsbereich eine schwammige Struktur und unterhalb des Halses einen Hohlraum. Material ist dort zu finden, wo es gebraucht wird bzw. am besten wirkt. Freilich sind es bei Knochen über Festigkeit und Gewicht hinaus noch andere Funktionen, denen Genüge getan werden muss. Allein aus dem "Trial-and-Error"-Prinzip der Evolution läßt sich das Ergebnis nicht ableiten. So zeigt sich beispielsweise beim Einsetzen von Implantaten, dass sich die Struktur relativ rasch den neuen Bedingungen anpasst. Zu sehen ist das in einer Animation (Abb. 2): Eine Platte wurde mit drei Schrauben befestigt. Die Struktur des Knochens verändert sich, um sich an die geänderte Lasteinleitung anzupassen . Diese Knochenumbildung kann mit mathematischen Verfahren beschrieben werden. Die Resultate zeigen verblüffende Ähnlichkeiten mit natürlichen Strukturen: so gleichen Teile in Sandwich-Bauweise frappierend dem Aufbau eines Schädelknochens.

Unter Berücksichtigung dieser Erkenntnisse liegt die Verwendung von Schäumen nahe. Durch die Verwendung von Treibmitteln können, ähnlich wie durch Hefe beim Brotbacken, Bauteile (Abb. 3) mit Schaum "gefüllt" werden. Das Augenmerk der TU-Wissenschafter liegt dabei auf der Verwendung von Aluminium-Schaum. Dieser weist gegenüber z.B. Kunststoff entscheidende Vorteile auf: Hitzebeständigkeit, Festigkeit und leichtere Wiederverwertung. Zur Zeit sind zwar die zu verwendenden Materialien noch teuer und die Konstruktion von Bauteilen mit einer durch Berechnung optimierten internen Strukturen noch nicht möglich, doch für die "gewichtseffizienten Metallschaumstrukturen" zeichnet sich dennoch eine rosige Zukunft ab.