瑞士研究人员马尔科Pelanconi和Alberto奥托纳（无论是从机械工程和材料技术研究所（MEMTI） ，应用科学（SUPSI）大学）正在测试由蝴蝶启发3D打印轻量结构。
Pelanconi和Ortona 的研究成果在最近发表的“ 自然启发，超轻型结构，带有磁芯的超轻型结构（由增材制造和单向碳纤维加强筋加固）中详细介绍了”，Pelanconi和Ortona接触大自然，以了解更多关于一种设计和性能的信息。一种特别的昆虫，由于其迷人，鲜艳的色彩和迁徙的习性而使人类着迷。尽管当今大自然的各个方面启发着3D打印建筑，从鱼类到海洋软体动物等等，但在这里研究蝴蝶的原因是其优化的几何形状和著名的设计，使它们不仅可以吸引伴侣或逃避掠食者，而且还可以弯曲负载：
研究人员说：“在机翼规模的横截面中，高度多孔的中央区域将两个外部区域分隔开，而框架是通过框架实现的，其中承载杆通过垂直的较小的杆连接到多孔芯。” 内部多孔区域的拓扑结构使结构的刚度最大化，同时使重量最小。
扫描电子显微镜（SEM）显微镜照片上的蝴蝶翅膀标尺[10]。（a）高刚性杆支撑的高度多孔的中心区域。（b）高倍率下的相同结构：垂直的较小纤维使多孔芯和棒之间连接。比例尺为1。
“我们根据Ashby五个相互关联的标准进行了材料选择：（i）决定（ii）材料及其特性的选择的结构部件的功能，（iii）部件的形状和尺寸，以及（iv）用于制造与（v）（材料和工艺的）成本和可用性相互作用的组件的过程。”
碳纤维增强塑料（CFRP）棒还增强了新结构，并使用胶水将其添加到3D打印结构中。该结构在其简单结构的核心中包含一个螺旋状聚合物管，研究人员解释说，除这项工作外，他们还将致力于开发更坚固的结构以承受更复杂的载荷。
晶状体表面细胞大小为10毫米。（a）140×30×15毫米阵列。（b）10毫米螺旋形晶胞
通过以下测量来制造样本陀螺仪：长度为140毫米，宽度为30毫米，高度为15毫米。连接管的外径为3.25毫米，其“可变内径”取决于杆。
将陀螺仪与单向碳纤维增强塑料（CFRP）插入件连接的过程示意图。（a）表面厚度为0.75 mm的甲状腺固体细胞。（b）电池上表面挤压3.25毫米。（c）添加直径为3.25毫米的管。（d）添加直径为1.20毫米的CFRP插件。比例尺为5毫米。
带有CFRP杆的青岛3D打印结构的刚度是未增强样品的两倍。CFRP增强的结构能够处理大约280±10.05 N的最大载荷，尽管作者注意到这两种类型的结构都在10 mm位移时失效。
具有不同配置的结构的三点弯曲有限元模拟。（a）甲状腺厚度变化。（b）CFRP直径变化。（c）刚度弯曲变形对螺旋厚度的影响。（d）应力-螺旋厚度图。（e）针对CFRP直径的刚度弯曲变形。（f）应力-CFRP直径图。比例尺为5毫米。
研究人员总结道：“诸如回旋厚度等参数确实会影响裸芯的机械性能，因为增加厚度意味着增加结构的质量。” “但是，当考虑到纤维增强结构时，该参数的影响要小得多。这是因为，通常，在弯曲状态下，芯子比夹层结构中的表皮要少得多的载荷。实际上，CFRP杆直径的影响非常重要。
“该解决方案优于标准夹层结构的一个优势在于，它直接将多孔芯的固体部分连接到匹配的增强元件，从而进一步减小了其质量。只要芯和肋之间的弹性模量存在差异，建议的拓扑方法就可以应用于许多材料。我们的工作旨在证明该概念的可行性，这就是为什么我们将著名的立体光刻技术用作AM技术，而将商业CFRP棒用作肋骨的原因。”
结构的有限元模拟：位移结果。（I）t = 0.375毫米；d = 1.2毫米。（II）t = 0.75毫米；d = 1.2毫米。（III）t = 1.5毫米；d = 1.2毫米。（IV）t = 0.75毫米; d = 0.6毫米。（V）t = 0.75毫米; d = 2.4毫米。t是回旋厚度，d是CFRP直径。比例尺为10毫米。