最坚固的 3D 打印耗材是什么？这几种材料颠覆你的想象！

当谈到坚固的零件时，可以做出的最重要的选择之一是材料。虽然过程当然起着重要作用，但所使用的材料决定了最终组件的许多特性。但是你怎么知道该选择哪一个呢？哪些 3D 打印材料最坚固？

首先，有必要定义什么是强度。虽然经常与耐久性混淆，但两者并不完全相同。根据《大英百科全书》的定义，材料的强度是“材料在使用时抵抗机械力的能力”。这包括许多因素，例如阻力、变形和开裂。

Airwolf3D 进行拉力测试

测试强度的方法有很多种，包括硬度、抗冲击性、抗压强度、屈服强度、疲劳强度和弯曲强度。然而，材料最常用的指标之一是抗拉强度。这是材料在拉伸时可以承受而不会断裂的最大载荷，即在永久拉伸或断裂之前可以承受多少载荷或拉力。

这就是我们在确定不同 3D 打印材料的强度时要考虑的内容，特别是将用于熔融沉积建模的聚合物细丝作为更流行的增材制造方法之一。拉伸强度将以 MPa（兆帕）表示，这是国际单位制 （SI） 的压力单位，定义为每平方米 1 牛顿，以及在美国更常用的 psi（磅/平方英寸）。以下列表根据材料是属于标准、工程还是复合系列进行组织。

同样重要的是要记住，一些具有最高拉伸强度的材料实际上是柔性材料，如 TPU。在这种情况下，他们没有被包括在内，但可以说可以被包括在内。此外，零件的机械性能不仅取决于材料，还取决于打印条件，例如使用的机器、参数、环境。这些数字更多地用作材料之间相对强度的指南，但必须考虑更多。

标准材料：较弱但更实惠

一般来说，标准材料并不是最坚固的 3D 打印线材，因为它们的机械性能较低。这并不是说没有比其他人更强大的人。在标准材料中，有些材料虽然无法与工程或高性能聚合物 （HPP） 相媲美，但仍然具有看似很高的拉伸强度。

以 PLA 为例。虽然通常被视为较弱的细丝之一，特别是考虑到它在阳光下的降解，但 PLA 具有相对较高的拉伸强度，在 53 MPa 至 59 MPa 之间变化，平均约为 7800 – 8250 psi。将其与通常被认为坚固的 ABS 进行比较，后者的抗拉强度为 34 – 36 MPA 或约 4600 psi。

一些常见 3D 打印材料的拉伸强度，包括 ABS、PLA 和 PETG

然而，这里没有考虑的是弯曲强度和耐久性，而 ABS 实际上是其中的主导因素。PLA 相对较脆，抗冲击性差，由于玻璃化转变温度约为 60°C，耐热性差。 同时，ABS 因其延展性和更高的耐热性而受到赞誉，这两者都使该材料更适合要求更高的零件。

相比之下，在许多情况下，PETG 可以被认为是两全其美的。该材料的拉伸强度为 38 – 44 MPa （5511 – 6380 psi），弯曲强度相对较高，为 75-59 MPs，使其在这些意义上比 ABS 更坚固，但与 PLA 相比，拉伸和弯曲强度较低。与 ABS 相比，PETG 也更容易打印，类似于 PLA，这要归功于良好的流动性和明显的内应力，这可能导致过度翘曲或层分层。

工程和高性能材料：一些最坚固的 3D 打印线材

从标准材料开始，工程材料旨在更坚固，甚至可用于工业应用，是我们看到最强大的 3D 打印线材的地方。还有一些“高性能聚合物”（HPP） 更上一层楼，在某些情况下，它们以其令人难以置信的性能和替代金属的能力而著称。让我们来看看下面一些具有最强抗拉强度的那些：

聚碳酸酯

在工程长丝中，聚碳酸酯 （PC） 被认为是最坚固的金属之一。这要归功于非常高的抗拉强度以及高抗冲击性和耐热性。就性能而言，拉伸强度通常约为 60-70 MPa 或约 7,250 psi。这怎么翻译呢？好吧，在加利福尼亚州的 Airwolf3D 的一项测试中，工程师发现聚碳酸酯钩能够举起 285 磅的重量。然而，虽然它非常强大，但它也有其他缺点。也就是说，由于打印温度高且容易翘曲，打印可能具有挑战性。

使用 FDM 3D 打印和 PC 制成的部件

尼龙

尼龙或聚酰胺也因其强度而受到称赞，尽管这取决于所使用的材料，具体取决于存在的碳链数量。在 3D 打印中，PA6、PA11 和 PA12 都被使用，后两者经常出现在 SLS 中。PA6 通常与细丝一起使用，但 PA11 和 PA12 也可以作为复合材料使用。

这三种聚酰胺都具有高抗冲击性，并且坚韧且具有半柔性。然而，其中 PA6 最适用于需要高机械强度且抗拉强度在 50 – 90 MPa 或 7250 – 13,100 psi 之间的应用。这当然会有所不同，但恩欣格塑料指出，PA6 的断裂拉伸强度约为 79 MPa，而 PA11 约为 52 MPa，PA12 约为 53 MPa。

尽管如此，由于具有很强的抗冲击性、耐磨性和耐热性，所有这些都会被考虑在内。如果我们想专注于 PA6 以外的聚酰胺，PA12 可以被视为一种结合了其他两种优点的“全能”材料，而 PA11 则因其柔韧性而受到称赞。两者都更容易打印。

PEEK

聚醚醚酮 （PEEK） 属于“高性能”聚合物类别，因其卓越的特性和强度而著称，以至于在某些情况下甚至与金属相提并论。在拉伸强度方面，PEEK 的抗拉强度明显高于工程聚合物，通常约为 90 至 100 MPa （13053 – 14504 psi），尽管细丝形式的抗拉强度可以达到 110 MPa （15954 psi），因此优于某些有色合金。

除了优异的机械阻力特性（包括拉伸伸长率和弯曲强度）以及高硬度和抗冲击弹性外，该材料还具有优异的耐化学性。这些因素共同使该材料不仅坚固，而且是航空航天、汽车、石油和天然气以及医疗等一些最苛刻行业的应用的理想选择。

PEEK 线材

PEKK

工业 3D 打印应用中常见的另一种 HPP 是 PEKK。与 PEEK、PEKK 或聚醚酮酮属于同一个 PAEK 家族，在许多方面都有所不同，但强度不是其中之一。PEKK 具有卓越的机械性能，包括高拉伸强度。Lynxter 的一根细丝具有 105 MPa （15229 psi） 的拉伸强度和 95 MPa （13778 psi） 的弯曲强度，类似于 PEEK。然而，与 PEEK 相比，PEKK 的亮点在于由于结晶速率较低，因此具有更好的层附着力。与 PEEK 相比，这反过来又允许在每个轴上具有更高的拉伸强度。与 PEEK 类似，它还具有很高的耐化学性和耐热性以及卓越的弯曲强度。

乌尔特姆

在 HPP 类别中，我们有 PEI，通常以 Ultem 品牌名称命名。这种细丝延续了高抗拉强度的趋势，尽管这取决于所使用的细丝。ULTEM 9085 的高强度性能优异，抗拉强度约为 70 MPa （10153 psi），但与 PEKK 和 PEEK 一样，根据细丝的不同，抗拉强度最高可达 110 MPa。Ultem 还具有令人难以置信的耐热性，最高可达 180°C，以及高抗冲击性和强度重量比。与列表中的其他两种高性能聚合物一起，缺点是它更难打印，而且除了更多的工业应用外，它的价格也高得令人望而却步。

复合材料：为所有材料带来强度

复合材料不是单一材料，而是将两种或多种材料组合在一起以利用两者优点的类别。这包括更高的强度以及刚度、耐热性和耐用性。当今市场上有许多不同的复合长丝，包括一些更独特的材料，例如木材，但在强度方面，有三种在添加到聚合物基体中时真正脱颖而出。最后，这些可以是一些最强的 3D 打印长丝材料，尽管由于 FDM 3D 打印中已经存在的各向异性增加，随着复合纤维的放置，它在 x、y 和 z 轴之间可能会有很大差异。

碳纤维 （CF）

碳纤维是三种不同复合纤维中最坚固和最昂贵的纤维，通常是我们在 3D 打印中看到的碳纤维。与玻璃纤维一样，这里的拉伸强度范围可能相当大，因为它不仅取决于碳纤维，还取决于其位置、密度以及聚合物基体材料。然而，一些消息来源发现，碳纤维本身的抗拉强度约为 4137 MPa 或 600,000 psi。这不会全部转移到复合长丝中，但经常发现通过添加碳纤维，材料的强度将增加约 40%。

由碳纤维复合材料制成的 3D 打印机部件

玻璃纤维 （GF）

玻璃纤维，通常也称为玻璃纤维，是 FDM 3D 打印中经常使用的复合纤维之一。与其他两种纤维一样，玻璃纤维有助于提高零件的机械性能，尤其以其柔韧性和抗损伤性而著称。话虽如此，玻璃纤维不如碳纤维“坚固”。玻璃纤维本身的拉伸强度约为 3450 MPa （500380 psi），尽管这对细丝本身的影响会因材料的不同特性而异。

Kevlar （芳纶）

与此同时，以其阻止子弹的特性而闻名的凯夫拉尔再次处于中间位置。Kevlar 芳纶的拉伸强度介于玻璃纤维和碳纤维之间，并且密度低于两者，当重量、强度和刚度以及抗损伤、疲劳和应力断裂能力很重要时，芳纶非常有用。然而，它是三种复合纤维中最弱的，芳纶本身的拉伸强度约为 2757 MPa （399869 psi），低于碳纤维和玻璃纤维。

您认为最强的 3D 打印耗材是什么？

 --THE END--

寻找是辛苦的，发现是喜悦的！

带你走进不一样的 3D打印 世界！

更多超精模型.STL文件等你来探索！

点个在看，你最好看~