3D列印技術已作為一種新型的增材製造技術被成功的應用於骨科手術中。在全髖關節置換手術和全膝關節置換手術中，使用多孔金屬假體代替受損的關節或骨骼，以恢復關節正常的功能。但是許多大公司對金屬骨小梁細胞結構的研究在技術上是機密的，許多醫院對於購買的3D印表機的二次開發工作不足，國內該領域的研究缺乏對金屬骨小梁細胞結構設計和製造的研究。
為此，天津工業大學的張春秋教授等研究了金屬骨小梁的細胞結構設計，從骨小梁的孔隙率和強度方面研究了骨小梁的結構和功能的規律性，通過進行一系列對比實驗分析，所製備的骨小梁細胞可用於製備假體從而提高假體置換的效果。
在八種不同結構形態的骨小梁細胞的基礎上，利用有限元分析軟體對其形態特徵和力學性能進行分析。並根據分析結果和實驗數據對細胞結構進行進一步的優化，其目的是在儘可能不降低孔隙率的基礎上提高骨小梁細胞的橫截面積。根據力學性能實驗分析結果從骨小梁細胞結構的孔隙率和承載能力兩個方面篩選出三種符合實驗要求的細胞結構。
基於篩選出的骨小梁細胞，選用不同橫截面形狀建立骨小梁模型，對製備的試樣進行有限元分析，以研究不同骨小梁結構的力學性能，分析截面形狀對骨小梁力學性能的影響。同時採用鈦合金製備同樣尺寸的骨小梁試樣，實驗結果表明骨小梁式樣的承載能力比理論值高，這是因為與骨小梁試樣的模型相比，通過3D列印技術製作的骨小梁標本的支柱尺寸更大，孔徑更小。
研究表明，細胞結構的孔隙率與承載能力成反比，孔隙率越大，承載力越低。支柱形狀對試樣承載能力的影響是顯而易見的，適當增大支柱形狀能有效地提高骨小梁結構的承載能力。