解密強度指標，3D列印材料最強TOP 10

回上一頁

最新消息

2023/07/21 解密強度指標，3D列印材料最強TOP 10

任何零件製造都需要堅固的材料，雖然零件設計和列印方式都會影響強度，但材料本身的硬度、抗衝擊性和承載能力等特性也很關鍵，而科學測量值如拉伸強度、彎曲強度也是重要的參考！

了解材料強度
關於強度的測量非常多，測量值會受製造商、成分和列印參數等影響，而材料強度的排名也較為複雜，數據來源包括Senvol 3D列印材料的數據庫。

A_3D_printed_carbon_fiber-reinforced_chain_link_printed_on_a_Markforged_3D_printer_finally_failed_at_more_than_22%2c000_pounds_of_force

在Markforged 3D列印機上列印的碳纖維增強鏈節，最終在超過22,000磅的力量下失敗

金屬、陶瓷和聚合物，哪個更強？
如果你認為所有金屬都比所有聚合物強，那就錯了！事實上，在許多高溫環境下使用PEEK等堅固材料進行 3D列印，是完全可以取代金屬的使用，並有更適當的應用！在航太的應用中，聚合物通常會用來替代金屬，因為聚合物更輕、更耐腐蝕。

許多3D列印陶瓷的技術在某方面也比金屬更強，例如拉伸模量(或在力作用下的抗變形能力)，氮化矽(Si3N4)、氧化鋁(Al2O3)和氧化鋯(ZrO2)等陶瓷技術，其剛度都非常高，只是要注意脆性。

Which_Is_Stronger_Metals%2c_Ceramics%2c_or_Polymers

為零件選擇金屬、陶瓷或聚合物材料，首先要考慮應用條件

模擬強度的軟體
你的零件有可能會沿著層線或邊角斷裂，這與材料無關，而是與零件設計或列印方法有關。因此，從零件定向到填充，再到後處理的方式，這一切都會影響最終零件的強度。

使用模擬軟體是一種更好的方法去預測列印成果，可以在列印之前測試零件是否會在壓力下失效，不必對一個又一個模型進行破壞性的測試作業，避免大量的時間、材料和金錢浪費。

Fusion 360中的應力模擬

堅固的3D列印零件
NASA和SpaceX已經成功使用3D列印技術來製造堅固的火箭零件和人體關節替代品，Relativity Space的Terran 1火箭在3D列印發動機中，使用創新的銅合金GRCop-42，可承受高達6,000°F的溫度。

這些性能優越的零件可應用於未來的月球和火星任務，而Terran 1的機身也採用了3D列印技術，成功承受巨大的發射壓力，可見3D列印技術在航太領域取得巨大成就。

Relativity Space的火箭發動機採用NASA開發的GRCop-42金屬合金，並且以3D列印技術製造而成

以下關於強度的列表僅為概括性，建議查閱製造商的數據表來獲取最準確的信息︰

拉伸強度(抗拉強度)

金屬	最大的拉伸強度
維貝耐特290	4300 MPa
工具鋼1.2709	2355 MPa
馬氏體時效鋼	2080 MPa
鉻鎳鐵合金718	1532 MPa
鈷鉻合金	1450 MPa
鈦	1426 MPa
不銹鋼	1100 MPa

聚合物	最大拉伸強度
Markforged(連續碳纖維增強)Onyx FR-A	760 MPa
Anisoprint(連續碳纖維增強)PETG	740 MPa
Markforged(連續凱夫拉縴維增強)Onyx	610 MPa
Luvocom 碳纖維PEEK CF 9710	176 MPa

彎曲強度(抗彎強度)

材料名稱	平均抗彎強度
碳纖維增強PEEK	175 MPa
碳纖維增強尼龍	175 MPa
聚醚醚酮(PEEK)	130 MPa
玻璃纖維增強尼龍	125 MPa
聚碳酸酯(PC)	92 MPa
聚乳酸(PLA)	89 MPa
尼龍(聚酰胺)	70 MPa

拉伸模量(彈性)

材料名稱	最小拉伸模量
矽膠	2.5 MPa
TPU	5.3 MPa
柔性樹脂	6.4 MPa
熱塑性彈性體	8 MPa
類矽樹脂	8.7 MPa

衝擊強度和硬度

材料最大懸臂梁(缺口)	衝擊強度
聚碳酸酯(PC)	800 J/m2
高抗衝聚苯乙烯(HIPS)	350 J/m2
丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)	215 J/m2
聚丙烯(PP)	160 J/m2
碳纖維增強PEEK	130 J/m2