如今，用于3D打印的塑料種類(lèi)比以往任何時(shí)候都多。隨著(zhù)塑料種類(lèi)逐年增加，區(qū)分各種線(xiàn)材類(lèi)型以及它們的最佳用途變得愈加困難。

PLA可能適用于大多數(shù)消費應用，但如果您需要更堅固或更柔韌的材料，該怎么辦？另一方面，碳纖維尼龍可能涵蓋大部分工業(yè)(yè)應用，但如果您需要更高的抗沖擊性或?qū)O端溫度的耐受性，該怎么辦？

要找到答案，可以從一個(gè)地方開(kāi)始：材料技術(shù)數(shù)據(jù)表或TDS。這些文檔通?？蓮慕?jīng)(jīng)銷(xiāo)商或3D打印服務(wù)商索要，它們與特定線(xiàn)材相對應，并列出了用該線(xiàn)材制成的樣品部件在幾項標準化實(shí)驗室測試中的表現(xiàn)，包括強度、柔韌性和其他對最終部件很重要的機械特性。

大家所要做的就是比較TDS，然后您就會(huì )清楚地知道哪種材料是更好的選擇。

線(xiàn)材樣品的拉伸強度測試（來(lái)源：Ultimaker）

不幸的是，材料制造商使用不同的方法來(lái)測量特性。同一事物有不同的術(shù)語(yǔ)、不同的國際測試方法（ISO、ASTM等）、不同的測量單位、不同的引用結果（最大值、平均值等）以及一系列其他變化，使得直接的規(guī)格表比較幾乎不可能。

本文魔猴網(wǎng)(wǎng)將和大家一起學(xué)習了解一些技巧可以幫助您理解TDS以及特定聚合物的機械特性。

首先了解TDS中詳述的以下材料強度和柔韌性概念，以及它們與最終打印所需的特性之間的關(guān)系，將有助于您做出更準確的材料選擇。

一、線(xiàn)材強度及其測量方法

廣泛了解最常用的3D打印聚合物細絲的抗拉強度比較（來(lái)源：All3DP）

強度有多種科學(xué)測量方法。您通常會(huì )在線(xiàn)材技術(shù)規(guī)格表上找到至少三種：

抗拉強度

抗彎強度

沖擊強度

什么是抗拉強度？

抗拉強度（也稱(chēng)為極限抗拉強度、斷裂抗拉強度、極限強度，Ftu）是指材料在斷裂前被拉開(kāi)時(shí)可以承受的張力或應力。測試抗拉強度實(shí)際上是將材料放入類(lèi)似虎鉗的機器中，然后沿相反方向拉動(dòng)。

從更實(shí)際的角度來(lái)說(shuō)，這個(gè)測量值與部件斷裂的速度或脆性有關(guān)。更高的抗拉強度意味著(zhù)材料在斷裂前可以承受更大的力。作為參考，PLA線(xiàn)材的抗拉強度約為30 MPa，碳纖維尼龍的抗拉強度約為100 MPa，不銹鋼的抗拉強度為860 MPa。

3D打印部件的拉伸強度和許多其他特性取決于部件是沿著(zhù)層線(xiàn)拉伸還是跨層線(xiàn)拉伸（詳細信息見(jiàn)下文），因此您可能會(huì )在TDS中看到兩到三個(gè)拉伸強度測量值。

報告的抗拉強度值可能是平均值、典型值或極限值（即最大值）。它可能是屈服值或斷裂值。許多技術(shù)數(shù)據(jù)表的問(wèn)題在于它們沒(méi)有標明列出的是哪個(gè)值。

廣泛了解最常用的3D打印聚合物細絲的抗彎強度（來(lái)源：All3DP）

什么是抗彎強度？

此屬性（也稱(chēng)為屈服強度、斷裂模量或彎曲強度）是指材料在不斷裂的情況下可以彎曲或彎曲的程度。（不要將其與彎曲模量混淆，后者是材料抵抗彎曲的程度。）彎曲強度是材料在承受負載（導致其彎曲而不是壓縮或拉伸）的應用中的重要屬性。對于在必須支撐負載而不彎曲的應用中使用的材料（例如支架、掛鉤和其他結構部件），它是至關(guān)重要的屬性。

在典型的彎曲試驗中，將樣品（通常為矩形梁形狀）放置在兩個(gè)支撐物上，并對梁的中心施加力，直到其彎曲或斷裂。在常用的3D打印聚合物細絲中，PEEK、PEI及其碳纖維增強尼龍通常具有最高的彎曲強度。

廣泛了解最常用的3D打印聚合物細絲的沖擊強度比較（來(lái)源：All3DP）

什么是沖擊強度？

沖擊強度（也稱(chēng)為伊佐德沖擊強度或夏比沖擊強度，通常稱(chēng)為韌性）是指部件在掉落時(shí)破碎的程度，或當突然受到力時(shí)部件抵抗破裂的能力。這些力的測量單位可以是焦耳/平方米(J/m2)或英尺磅/平方英寸(ft·lb/in2)。

沖擊強度表示聚合物在受到高速或高強度碰撞時(shí)，在發(fā)(fā)生斷裂前可以吸收多少能量。該特性對于確定聚合物的耐久性和韌性非常重要，尤其是在材料可能受到?jīng)_擊、跌落或動(dòng)態(tài)(tài)力的應用中，例如運動(dòng)器材或汽車(chē)零件。

聚碳酸酯（PC）和ABS（丙烯腈丁二烯苯乙烯）是兩種常見(jiàn)的高沖擊強度線(xiàn)材。

平放、直立或邊緣

在3D打印中，由于該工藝的逐層性質(zhì)(zhì)，打印部件的方向會(huì )影響其機械性能，包括抗拉強度。這就是為什么根據(jù)樣品的打印方向，通常有三種不同的抗拉強度測量方法：

平面XY方向（或X）：這是指沿部件長(cháng)度測量的抗拉強度，與構建板平行。在此方向上，各層水平堆疊，因此材料的強度主要受材料沿部件長(cháng)度的沉積和粘合程度影響。

邊緣XZ方向（或橫向）：測量沿部件寬度的拉伸強度，也平行于構建板但垂直于X軸。與X方向類(lèi)似，此方向的強度取決于每層中相鄰擠壓件之間的粘合。

直立ZX方向（或垂直）：測量沿部件高度（垂直于構建板）的拉伸強度。在此方向上，材料的強度主要受層間粘合的影響，這種粘合通常比平面粘合（X或Y方向）弱。因此，與X和Y方向相比，Z方向的拉伸強度往往較低。

三種強度測量反映了3D打印部件的各向異性，這意味著(zhù)機械性能在各個(gè)方向上并不相同。了解方向相關(guān)強度有助于設計出足夠堅固以適應預期用途的部件，尤其是涉及承重或高應力部件時(shí)。不幸的是，一些技術(shù)數(shù)據(jù)表只提供一個(gè)數(shù)字，而且通常不會(huì )透露該值代表哪個(gè)方向。

二、線(xiàn)材柔韌性及其測量方法

ColorFabb品牌Varioshore TPU線(xiàn)材可以根據(jù)您的打印設置生產(chǎn)(chǎn)具有不同靈活性的部件（來(lái)源：ColorFabb）

如果您需要最終部件具有一定程度的靈活性，您需要注意靈活性的幾個(gè)關(guān)鍵測量指標：

彎曲模量

楊氏模量

硬度

斷裂伸長(cháng)率

什么是彎曲模量？

彎曲模量（也稱(chēng)為彎曲模量）是材料抵抗彎曲的趨勢，換句話(huà)說(shuō)，就是其剛度。高彎曲模量意味著(zhù)材料不太柔韌。例如，大多數(shù)碳纖維增強PA12都是剛性的，最大彎曲模量約為14 Gpa。另一方面，柔性PA 11的彎曲模量為0.65。請注意，您會(huì )看到彎曲模量以兆帕(MPa)或吉帕(GPa，即MPa乘以1,000)表示。

廣泛了解最常用的3D打印聚合物細絲在彈性方面的比較（來(lái)源：All3DP）

楊氏模量是什么？

楊氏模量（也稱(chēng)為彈性、拉伸模量、壓縮模量或彈性模量）用于評估材料的彈性，即材料變形與變形所需功率之間的比率。例如，典型的TPU線(xiàn)材的楊氏模量約為50 MPa（非常有彈性），而大多數(shù)PEEK線(xiàn)材的楊氏模量為4,000 MPa（無(wú)彈性）。

什么是肖氏硬度？

對于聚合物線(xiàn)材而言，硬度似乎是一個(gè)模糊的術(shù)語(yǔ)。它可以指抗劃傷性、耐磨性和耐磨性，或部件的抗凹陷能力。塑料的硬度通常以洛氏硬度或肖氏硬度表示，這與材料的強度或柔韌性關(guān)系不大。

肖氏硬度是您在談到聚合物時(shí)經(jīng)(jīng)常聽(tīng)到的一個(gè)術(shù)語(yǔ)，但它比迄今為止涵蓋的測量值更通用。例如，所有彈性體和柔性線(xiàn)材（如TPU）的硬度均為肖氏A，并且在A(yíng)類(lèi)中，它們具有單獨的值，例如肖氏硬度95A。相比之下，ABS的硬度為肖氏D，許多材料制造商聚合物不會(huì )費心列出完全不具柔性的材料的肖氏值。

斷裂伸長(cháng)率是什么？

雖然它不是最有用的柔韌性測量方法，但卻是最容易想象的。當一種材料的斷裂伸長(cháng)率為4%時(shí)，你可以想象你的支架在負載下從水平彎曲4%（典型的ABS值）才會(huì )斷裂，而尼龍的斷裂伸長(cháng)率為120%，這意味著(zhù)它在斷裂前會(huì )彎曲得更多。

該指標通常以材料原始長(cháng)度的百分比表示。百分比高意味著(zhù)部件在斷裂前可以承受較大的拉伸或變形，非常適合需要柔韌性、韌性或抗沖擊性的應用。

三、沒(méi)有一個(gè)測量結果能夠說(shuō)明全部情況

ABS性能概覽圖（來(lái)源：fiberlogy.com）和Solvay線(xiàn)材性能比較圖（來(lái)源：Solvay）

拉伸強度是評估自行車(chē)架支架中聚合物性能的重要指標，但它本身可能不是最好的衡量標準，根據(jù)支架所承受的力，您需要考慮一組材料特性。

除了抗拉強度外，自行車(chē)支架的最佳材料還應具有高抗彎強度，而抗沖擊強度則不太重要。

為了說(shuō)明上述某些屬性及其相互關(guān)系，一些材料制造商已開(kāi)始使用蜘蛛網(wǎng)(wǎng)狀的關(guān)鍵屬性圖表來(lái)為您提供一目了然的摘要。這些圖表是線(xiàn)材主要特征相互關(guān)系的有用快照。

不幸的是，沒(méi)有兩家制造商選擇相同的六種或七種線(xiàn)材屬性或以相同的順序顯示它們，因此它們對于比較不同品牌的各種線(xiàn)材不是很有用。

編譯整理：ALL3DP