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RepRap Ltd的Adrian Bowyer博士寫了一個FreeCAD Python宏，它通過數字模型隨機插入有角度的空心圓柱體，以增加零件3D打印的強度。通常，部分越堅固，它就越強。因此，在整個零件中添加空心管似乎是一種加強它的反直覺方式。這背后的理論依賴于切片程序產生的填充方式，填充是無法看到的3D打印內部，它是空間密度/堅固度的衡量標準。 FDM上的3D打印（熔融沉積建模）通常不會打印固體，因為這樣做效率低，耗費時間和材料更多。

因此，切片程序通過生成最受歡迎的方格網格，三角形或蜂窩圖案來填充3D打印內部的大部分空氣。用戶將填充密度設置為百分比，0％創建一個完全空心的外殼，100％創建一個完全堅固的部分。絕大多數3D打印都設置為15％到30％之間的填充，因為它是空洞和堅固的完美結合。大多數切片機的缺點之一是只能將一個填充密度應用于零件，密度總是均勻地分散在整個3D打印中。

不幸的是，機械應力很少均勻地分散在3D打印件上。在施加重量或壓力的特定區域中，應力通常較大。通過加長填充物來增強這些應力點的強度將增加整個部件的密度并使用比技術要求更多的材料。 Bowyer博士希望在選定的區域增加密度，而空心圓柱體可以實現這一點，因為用于制造管壁的塑料。雖然管本身是空心的，但它們的壁是堅固的。使管子成角度可以在多個軸上擴展堅固性，同時還提供一些防止分層（層的分離）的保護。

為了測試管子是否真正增加了強度，Bowyer博士3D打印了同一部件的兩個版本：一個在應力點添加了空心管（由FreeCAD的有限元分析（FEA）工具確定），另一個沒有。對兩者施加相同的重量，具有管的那個工具有54％的抗彎曲性。