Zwiększenie efektywności energetycznej izolacji cieplnych jest jednym z priorytetowych zagadnień dotyczący hamowania negatywnych procesów degradacji środowiska, które towarzyszą intensywnemu rozwojowi rasy ludzkiej. Wśród perspektywicznych kierunków pozwalających uzyskać potrzebne modernizacje uwzględnia się bionikę. Struktury występujące w naturze cechują się niekiedy wysokim stopniem złożoności. Dlatego możliwość uzyskiwania takich obiektów może być problematyczna przy wykorzystywaniu tradycyjnych technik wytwarzania. W takiej sytuacji uzasadnione jest zastosowanie technologii addytywnych, które pozwalają kształtować elementy bez ograniczeń. W artykule przedstawiono projekt konstrukcji materiałów przestrzennych z rdzeniem TPMS, których kształt odzwierciedla strukturę bioniczną wnętrza kości. W przypadku jedno- i wielowarstwowych struktur drukowanych metodą SLS obliczeniowa wartość współczynnika przewodzenia ciepła została określona na podstawie pomiarów i obliczeń. Przeprowadzono analizę statystyczną w celu określenia wpływu kierunku przepływu ciepła oraz struktury wewnętrznej i uwarstwienia materiałów prototypowych na wartości współczynnika przewodzenia ciepła i współczynnika oporu cieplnego. Na podstawie analizy wielokryterialnej ANOVA określono optymalny skład kompozytu zgodnie z przyjętymi kryteriami optymalizacji. Najniższa możliwa przewodność cieplna izolacji wyniosła 0,034 W/(m × K). Najwyższy możliwy opór cieplny wyniósł 0,586 m2K/W. Izolacja termiczna wykonana z prototypowych przegród izolacyjnych o konstrukcji TPMS charakteryzuje się dobrymi parametrami izolacyjnymi.