RepRap Ltd的Adrian Bowyer博士写了一个FreeCAD Python宏，它通过数字模型随机插入有角度的空心圆柱体，以增加零件3D打印的强度。通常，部分越坚固，它就越强。因此，在整个零件中添加空心管似乎是一种加强它的反直觉方式。这背后的理论依赖于切片程序产生的填充方式，填充是无法看到的3D打印内部，它是空间密度/坚固度的衡量标准。 FDM上的3D打印（熔融沉积建模）通常不会打印固体，因为这样做效率低，耗费时间和材料更多。

因此，切片程序通过生成最受欢迎的方格网格，三角形或蜂窝图案来填充3D打印内部的大部分空气。用户将填充密度设置为百分比，0％创建一个完全空心的外壳，100％创建一个完全坚固的部分。绝大多数3D打印都设置为15％到30％之间的填充，因为它是空洞和坚固的完美结合。大多数切片机的缺点之一是只能将一个填充密度应用于零件，密度总是均匀地分散在整个3D打印中。

不幸的是，机械应力很少均匀地分散在3D打印件上。在施加重量或压力的特定区域中，应力通常较大。通过加长填充物来增强这些应力点的强度将增加整个部件的密度并使用比技术要求更多的材料。 Bowyer博士希望在选定的区域增加密度，而空心圆柱体可以实现这一点，因为用于制造管壁的塑料。虽然管本身是空心的，但它们的壁是坚固的。使管子成角度可以在多个轴上扩展坚固性，同时还提供一些防止分层（层的分离）的保护。

为了测试管子是否真正增加了强度，Bowyer博士3D打印了同一部件的两个版本：一个在应力点添加了空心管（由FreeCAD的有限元分析（FEA）工具确定），另一个没有。对两者施加相同的重量，具有管的那个工具有54％的抗弯曲性。