最强 3D 打印材料及其耐用性的终极指南

强度和韧性常常被混淆。玻璃（钠钙）是一种坚固的材料；它在回火后具有与铝几乎相同的弯曲强度，同时也更轻且同样坚硬。尽管如此，我们并不是用玻璃制造飞机，而是有“玻璃城堡”和“玻璃大炮”等习语，它们都意味着脆弱。原因在于韧性：玻璃与大多数陶瓷材料一样，并不坚韧。玻璃的韧性比铝低约 40 倍，缺乏韧性使其在许多工程应用中不切实际，因为它无法重新分布内应力并承受冲击和动态载荷。

在 3D 打印中，两种最流行的细丝也会出现类似的现象。您可能会听到有人说“ABS 比 PLA 更强”，但事实并非如此。 PLA 的强度和硬度明显高于 ABS（大约是 ABS 的一倍半，具体取决于具体的灯丝）。 ABS 更坚韧，正是这种韧性使其成为理想的工程材料。 

但最强的3D打印材料是什么？最坚硬的材料是什么？在 3D 打印方面，确定 3D 打印零件的强度或韧性在很大程度上取决于所选的打印技术和材料，因为每种技术和材料都提供不同的拉伸强度和抗冲击性平衡。

本指南比较了最流行材料的机械性能，包括 PLA、ABS、尼龙、碳纤维复合材料、立体光刻 (SLA) 工程树脂和选择性激光烧结 (SLS) 粉末，以及最常见的 3D 打印技术（熔融沉积成型 (FDM)、SLA 和 SLS）以及影响材料强度的其他因素。

当您打印功能部件（包括工具、夹具、固定装置或任何需要承受实际负载的东西）时，强度很重要。然而，力量对于不同的人来说可能意味着不同的事情。当一个部件被描述为“坚固”时，它可能意味着能够承受大负载、抵抗冲击和断裂、或者抵抗热量或环境条件。

在材料科学中，“强度”有一个更狭义的定义：它是零件在不断裂的情况下可以承受的最大应力。 “应力”是施加的力除以零件的横截面积，以考虑几何形状的差异。与材料应力响应相关的另一个重要特性是刚度。刚度是给定单位应力引起的伸长或偏转量。强度和刚度可以通过拉力（拉伸强度）或弯曲（弯曲强度）来测量。对于需要承受重静态载荷的零件（例如支架）的载荷情况，强度和刚度将是最相关的属性。并非所有载荷都是静态的，还有其他属性可以表征动态载荷情况下的材料性能，例如冲击。

当我们谈论材料的“韧性”时，我们描述的是材料吸收能量和塑性变形而不破裂的能力。有多种测量韧性的方法。一种方法是测量从钟摆摆动的锤子或下落的重物吸收的能量，这称为“冲击强度”。这些测量值具有能量单位（通常为 J、J/m 或 J/m2），与以单位面积的力（通常以帕斯卡或 PSI）为单位测量的强度不同。悬臂梁式冲击试验、夏比冲击试验和加德纳冲击试验是三种流行的冲击试验方式。韧性还可以通过其他方式来表征，例如测量传播裂纹所需的能量。当您想要一个需要承受极端动态负载的零件（例如防护罩）时，韧性非常重要。

在比较 3D 打印材料之前，重要的是要确定用于测量强度的机械性能的含义。在3D打印中，“强度”通常是以下机械性能组合的简写：拉伸强度、冲击强度、弯曲强度、热变形温度（HDT）和刚度。

拉伸强度 测量材料在张力作用下的抵抗力。它是材料在失效前被拉伸或拉动时可以承受的最大应力。想象一下从两端拉一根绳子，直到它永久变形或折断。承受的最大力除以横截面积即为极限抗拉强度。

• 为什么重要： 高抗拉强度对于悬挂、承载静载荷或被拉开的零件（例如吊钩或支架）至关重要。

• 测量： 应力（单位面积的力），通常以兆帕斯卡 (MPa) 为单位

弯曲强度 是材料在弯曲载荷下的抗破坏能力。这通常通过三点弯曲测试进行测试，其中样品由两个柱子支撑并在中间加载。在弯曲过程中，一个表面在试图拉伸时会受到拉力，而另一表面在被推在一起时会受到压缩力。塑料通常具有非常好的压缩性能，并且弯曲强度通常高于纯拉伸负载时的弯曲强度。

• 为什么重要： 对于梁、杠杆、悬臂支架和框架等必须承受弯曲力的零件来说，高弯曲强度至关重要。

• 测量 ：应力（单位面积的力），通常以兆帕（MPa）为单位

弹性模量 可以测量张力 或 flex。 

• 为什么重要： 刚性部件（高模量）将在负载下保持其形状，而柔性部件（低模量）将偏转或拉伸。对于钻头定位夹具，您需要高模量以确保孔位置在负载下不会移动。对于卡扣式外壳，您需要平衡，有足够的弯曲度以卡合，但有足够的刚度以固定。 

• 测量： 每单位伸长率的应力 – 通常为 GPa 或 MPa，因为伸长率被视为初始长度的比率。尽管它与强度共享单位，但它测量的是每伸长百分比的应力 - 模量为 1000 MPa 的材料需要 10 MPa 的应力才能伸长其原始长度的 1%。

冲击强度 衡量材料吸收冲击和突然能量而不破裂的能力。拉伸强度高但冲击强度低的材料（如玻璃或标准 PLA）被认为是“脆性”的。如果您需要能够承受跌落或撞击的零件，请寻找高抗冲击性的零件。对于悬臂梁和夏比冲击性能，样品可以是“无缺口”或“有缺口”，即在零件上切出一个小 V 形缺口。该凹口充当裂纹扩展的起点，使测试更具挑战性。

• 为什么重要： 对于保护壳、无人机零件、夹具、固定装置、工具或可能掉落的物品至关重要。 

• 测量： 吸收的能量除以测试样本的厚度或面积 (J/m) 或 kJ/m²。对于加德纳冲击强度，仅报告能量。

HDT 是聚合物在指定载荷下变形的温度。 HDT 是比较负载能力下降温度的首选方法。玻璃化转变温度 (Tg) 有时被用作 HDT 的代表，虽然这对于 ABS 等非晶态热塑性塑料非常有效，但 Tg 和 HDT 可能与半结晶材料（尼龙、PP）和 SLA 树脂等热固性材料的 HDT 有很大不同。

• 为什么重要： 如果“坚固”的零件在炎热的汽车中或电子设备外壳内变形，那么它们就毫无用处。这对于机械组件、机器中的零件或在热环境中使用的零件很重要。

• 测量： 0.45 MPa 或 1.8 MPa 负载下的失效温度，单位为摄氏度 (°C)。

打印强度不仅仅取决于材料。无论是 FDM、SLA 还是 SLS，打印技术决定了最终部件的结构完整性。根本区别在于打印质量、成本和材料种类。

FDM 可以生产坚固的零件，但它们是各向异性的，并且通常沿 Z 轴明显较弱。

FDM 打印机通过逐层挤出熔化的塑料来制造零件。虽然单层内（X 和 Y 轴）的结合很强，但层间（Z 轴）的结合明显较弱，通常弱 30% 到 50%。

SLA 打印机使用激光来固化液体树脂。这种化学过程在各层形成时在各层之间产生共价键。因此，SLA 零件是各向同性的：它们在 X、Y 和 Z 轴上表现出均匀的强度。

与 FDM 相比，工程师使用 SLA 拥有更多的设计自由度。您可以定向零件以获得最佳表面光洁度或打印速度，而不必担心从“错误”角度施加的负载会导致分层失败。借助先进的工程树脂，SLA 在拉伸强度和刚度方面优于多种 FDM 长丝。

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SLS 打印机使用高功率激光来烧结热塑性粉末。与 SLA 一样，烧结过程可产生几乎各向同性的零件。 SLS 3D打印机的最大优点是不需要支撑结构来进行打印。

SLS 3D 打印提供一些最坚固的 3D 打印材料，包括一系列尼龙粉末。

白皮书

Fuse 系列 SLS 3D 打印机不仅仅是打印机，它们还是一个完整的生态系统，可将 CAD 文件转换为工业热塑性塑料的功能齐全的最终用途零件。

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比较材料选项以确定适合给定应用的最强 3D 打印材料。针对 FDM、SLA 和 SLS 3D 打印最坚韧、最耐热的材料给出了其他建议。

虽然这些材料被分为最强、最坚韧和耐热的材料，但聚碳酸酯 (PC) 满足了所有这些要求。 

聚碳酸酯（PC） 是在使用 PEEK 和 PEKK 等昂贵的工业聚合物之前可用的最强的消费级材料。它与防弹玻璃和防暴盾牌使用的材料相同。在 FDM 打印中，与 ABS 和尼龙相比，它的耐热性和冲击强度都有很大提高。它是一种具有挑战性的打印材料，通常与其他材料混合以使其更容易打印，但这也会降低强度性能。

• 优点 ：极高的韧性（抗冲击性）、极高的耐热性、光学透明度（在特定的半透明混合物中）和高拉伸强度。

• 缺点： 难以打印（需要约 270-310 °C 的极高喷嘴温度）、吸湿性（吸收水分），并且在没有加热外壳的情况下容易发生严重翘曲和分层。

• 拉伸强度： 高（60-70 兆帕）。它比尼龙和ABS更坚固，能够承受很大的负载。

• 刚度： 中等 (2-2.5 GPa) 与 ABS 类似，但硬度不如 PLA。

• 冲击强度： 非常高。 PC 可以说是最坚韧的非柔性长丝。可承受重锤反复敲击而不破碎。

• 耐热性： 太棒了。 HDT 约为 110-130 °C，在 PLA 和 ABS 会软化的环境中仍能保持刚性。

• 最适合： 高温功能部件、汽车零部件（引擎盖下）、电气外壳、透明耐用盖。

总的来说，如果您的 3D 打印机能够处理打印所需的热量，那么聚碳酸酯是需要坚固且耐热的零件的最佳选择。

碳纤维增强长丝（CF-尼龙/CF-PETG）

碳纤维丝通常是填充有短切或研磨碳纤维的基础塑料（如尼龙、PETG 或 ABS）。这些填料增加了材料的刚度，但通常不会显着提高拉伸强度，除非使用较长的短切纤维，否则会导致喷嘴堵塞。添加碳纤维填料可以减少 PC 和尼龙等材料的翘曲。当将填料添加到 ABS、PC 和 PETG 等无定形材料中时，HDT 的改善幅度很小，而将填料添加到尼龙中可能会导致 HDT 略低于材料的加工温度。 

• 优点： 极高的刚度（高模量）、高尺寸稳定性（比基材更好的抗翘曲性能）、轻质、良好的表面光洁度。

• 缺点： 磨料（需要硬化钢喷嘴才能打印）、价格昂贵，并且比未增强的基材更脆且更难打印。

• 拉伸强度： 高（50-100+ MPa，取决于底座）。在较高负载下，强度可能高于具有长纤维的基底，但对于小纤维，强度会降低。 

• 刚度： 极端（3 - 6 GPa）纤维可防止塑料拉伸，从而显着减少负载下的变形。

• 冲击强度： 中等至良好。虽然坚固，但增加的刚性意味着它在失效前吸收的能量比纯尼龙少。

• 耐热性： 太棒了。纤维帮助零件在受热时保持其形状，通常使热变形温度高于单独的基础塑料，达到 150–160 °C。

• 最适合： 刚度至关重要的结构件、无人机框架、汽车零部件、夹具和固定装置。

就刚度和结构刚度而言，碳纤维长丝总体而言是可用于 FDM 的最强 3D 打印机长丝。

PEEK（聚醚醚酮）

PEEK 属于高性能热塑性塑料 PAEK 家族，被广泛认为是最强的聚合物材料之一。它通常用于航空航天和医疗植入物，是金属的合法轻质替代品。

• 优点： 极高的耐化学性、生物相容性（对植入物安全）、卓越的强度重量比和防火

• 缺点： 极其昂贵（通常每公斤数百美元），需要专门的工业打印机（喷嘴温度约 400 °C 或更高，腔室温度约 100 °C 或更高），并且难以加工。

• 拉伸强度： 极限（90-100 MPa）。 PEEK 的强度接近某些铝合金，同时重量明显更轻。

• 刚度： 极高 (3.5-4.5 GPa) PEEK 是最硬的未填充聚合物之一。

• 冲击强度： 高。它非常坚韧，并且具有良好的抗疲劳和抗应力开裂能力。

• 耐热性： 优越。它可以承受高达 260 °C 的温度下连续使用（如果退火），使其适用于发动机零件和航空航天阀门。

• 最适合： 金属替代、航空航天部件、医疗植入物和化学加工设备

总而言之，PEEK是一种高性能的工业工程材料。

PEKK（聚醚酮酮）

PEKK 是 PEEK 的近亲，但在 3D 打印中通常是首选，因为它更容易加工。其分子结构允许较慢的结晶速度，从而减少打印过程中引起翘曲的内应力。

• 优点： 比 PEEK 更低的印刷翘曲、出色的层附着力、极高的耐化学性和耐热性、低释气（对于太空应用至关重要）。

• 缺点 ：极其昂贵，需要高温工业硬件，需要退火（烘烤）以释放全部热性能。

• 拉伸强度： 非常高（80-93 MPa）。虽然有时原始张力略低于 PEEK，但它通常表现出更好的压缩强度。

• 刚度： 高 (2.5-4 GPa) 刚性略低于 PEEK，但仍比大多数未填充聚合物更硬。

• 冲击强度： 高。与PEEK一样，它耐用且坚韧，适合恶劣环境。

• 耐热性： 优越。与 PEEK 类似，它的处理温度远高于 150 °C，退火后可达 ~250 °C 或更高。

• 最适合： 航空航天部件（由于释气量低）、石油和天然气部件以及 PEEK 翘曲过多的结构部件。 

在生产可能变形的零件时，PEKK 通常是 PEEK 最坚固、最可靠的替代品。

PLA（聚乳酸）

PLA 是大多数 FDM 打印机的默认材料。它可以轻松打印并生产细节良好的刚性零件，但整体耐用性较低。

它具有中等到高的拉伸强度 (50–60 MPa)，通常高于 ABS 或 PETG。然而，这种强度是具有欺骗性的，因为 PLA 非常脆。

• 优点： 高挺度、易打印、价格实惠。

• 缺点： 抗冲击性极低，耐热性低（50°C 左右变形），可生物降解（可在紫外线/湿气中降解）。

• 强度： 极限拉伸强度很高（53 MPa）。 

• 刚度： 高 (2.5-3.5 GPa) PLA 非常坚硬，在负载下比 ABS 或 PETG 变形更小。 

• 韧性：  冲击强度非常低，缺口伊佐德为 16 J/m。 PLA易碎；被击中时它会破碎而不是弯曲。

• 耐热性： 低。 PLA 在约 55–60 °C 左右软化，使其无法用于高温应用。 PLA 通常可以像 PEKK 和 PEEK 一样进行退火，通过允许发生额外的聚合物结晶来提高热性能。经过这种热处理的PLA的耐温范围约为110°C - 130°C。

• 最适合： 美学模型、非承重原型、快速“看起来像”模型。

总体而言，PLA 适用于刚性、静态物体（如笔架），但对于坚固、功能性的机械零件来说太脆了。

PETG（聚对苯二甲酸乙二醇酯，乙二醇改性）

PETG是常见PET材料的改良版本，用于制造水瓶和食品包装，其回收代码为数字“1”。 PETG 对聚合物主链进行了改性，以提高加工性能，使其适用于注塑和 3D 打印等应用。

PETG 是应用最广泛的 3D 打印耗材之一。 

• 优点： 比 PLA 更坚韧，同时比 ABS 或尼龙更容易打印。

• 缺点： 打印件上可能有“拉丝”痕迹。 

• 拉伸强度： 高 – (45-55 MPa) 接近 PLA。

• 刚度： 中等 - 高 (2.0 - 3.0 GPa) 比 ABS 硬，接近 PLA 硬。

• 冲击强度： 低到中等；通常高于 PLA，但低于 ABS。

• 耐热性 ：低。通常约为 70 °C

PETG 提供了一种通用选项，其冲击性能和温度性能介于 PLA 和 ABS 之间。 

ABS（丙烯腈丁二烯苯乙烯）

ABS 是注塑消费品（如乐高®积木）的行业标准。在 3D 打印中，它提供均衡的强度分布。它的拉伸强度低于 PLA（~34-36 MPa），但抗冲击性和延展性明显更高。

• 优点： 断裂前屈服（延展性），可承受高达 ~85 °C 的温度，可用丙酮平滑。

• 缺点： 印刷时容易翘曲，散发致癌烟雾，原始拉伸强度较低。

• 拉伸强度 ：低于 PLA，但足以用于许多塑料部件。

• 刚度： 中等。 

• 冲击强度： 中等。 ABS 的抗冲击能力比 PLA 更好，但层间附着力较差，容易导致 Z 方向断裂。

• 耐热性： 中等。它可承受高达 ~85–95 °C 的温度。

• 最适合： 耐用消费品、外壳、需要耐热的零件。

当询问最坚固的通用 3D 打印机耗材是什么时，ABS 是一个常见的答案，因为对于需要承受跌落或高温环境的功能部件来说，ABS 是一个可靠的选择。但它会排放烟雾，并且很难在廉价机器上可靠地打印。

尼龙（聚酰胺）

尼龙（聚酰胺）被广泛认为是最坚韧的热塑性塑料之一。与 PLA（刚性）或 ABS（延展性）不同，尼龙提供了强度、灵活性和耐磨性的独特组合。

尼龙是需要承受重复机械应力、摩擦或疲劳而不折断的功能部件的首选材料。它具有自润滑功能，非常适合齿轮和运动部件。尼龙性能因等级而异，许多长丝是 PA6、PA12 和 PA11 等不同尼龙的混合物。

• 优点： 高抗冲击性、低摩擦系数、优异的耐化学性、高抗疲劳性。

• 缺点 ：高度吸湿（快速吸收空气中的水分，破坏印刷品），容易变形，需要较高的印刷温度。尼龙丝经常填充碳纤维，以减少收缩并使材料更容易打印。

• 拉伸强度： 高（40-80 MPa）。这在很大程度上取决于等级和湿度调节。干尼龙更坚固、更硬，但水分含量会使材料“塑化”或软化。

• 刚度： 中到低（1.5-2.0 GPa）。通常比 ABS 硬度低

• 冲击强度 :好。尼龙可能比 ABS 更坚韧，具体取决于最终部件的等级和水分含量。

• 耐热性： 非常好。根据具体的混合物（PA6、PA12），它通常可处理高达 120 °C 或更高的温度。

• 最适合： 齿轮、轴承、活动铰链、卡扣配合和工具手柄。

尼龙是需要一定灵活性的耐用、耐冲击零件的绝佳选择。当询问用于功能齿轮和铰链的最强 3D 打印机耗材是什么时，答案通常是尼龙。

将短切或研磨的玻璃和碳纤维添加到长丝中以提高耐温性和刚度。聚醚酰亚胺 (PEI) 就是属于此类的材料之一。 PEI 长丝通常称为 Ultem®（品牌名称），以其耐热性、强度和化学稳定性而闻名。

刚性10K树脂

刚性 10K 树脂是 Formlabs 产品组合中最硬的材料。这种材料也是最耐热的材料之一。它是玻璃填充的，旨在模拟玻璃纤维增​​强热塑性塑料的性能。 “10K”是指其拉伸模量为10,000+ MPa。拿在手上感觉像陶瓷或石头。

• 优点： 极高的刚度、光滑的哑光表面、高尺寸精度、耐热。

• 缺点： 非常脆。与陶瓷一样，如果跌落或弯曲，它就会破裂。

• 拉伸强度： 非常高（88 MPa）。最坚固的 Formlabs 材料之一。

• 刚度： 极限 (10 GPa)。它在负载下抵抗变形的能力比几乎任何其他树脂都要好。比大多数细丝和粉末更硬——甚至是那些带有碳纤维填料的细丝和粉末。

• 冲击强度： 非常低。它几乎没有延展性。

• 耐热性： 极端。可在高温（HDT ~238 °C）下承受重负载。

• 最适合： 注塑模具、空气动力测试模型、耐热工业零件、焊接夹具。

总体而言，Rigid 10K Resin 是模具、夹具和冲模等不得偏转或弯曲的零件的最佳选择。

刚性 4000 树脂

Rigid 4000 Resin 是一种玻璃填充树脂，模量为 4000 MPa，低于 Rigid 10K Resin。它的强度和刚度与 PEEK（聚醚醚酮）相似。与类陶瓷 Rigid 10K Resin 相比，它具有高刚度，同时保持更高的耐用性和韧性。

• 优点： 坚硬而坚固，抛光表面，比 Rigid 10K Resin 具有更高的抗冲击性。

• 缺点： 与 Tough Resin 系列相比仍然很脆，随着时间的推移会磨损打印槽。

• 拉伸强度： 高（69 兆帕）。它是一种坚固的结构塑料。

• 冲击强度： 低。它很脆，但比 Rigid 10K Resin 更不易碎裂。

• 耐热性： 中等。 HDT 约为 77 °C @ 0.45 MPa。

• 最适合： 需要刚性但可能面临轻微振动的薄壁、支架、安装件、夹具和固定装置。 

总体而言，Rigid 4000 Resin 是一种通用刚性材料，兼顾了 Rigid 10K Resin 的极高刚度和通用树脂的耐用性。

通用树脂

通用树脂是用途广泛的材料，具有广泛的用户应用，包括形状和配合原型制作、模型和道具、3D 打印母版或模具等。 

通用树脂（包括但不限于彩色树脂、黑色树脂、灰色树脂、透明树脂和白色树脂）是多用途树脂，坚硬而坚固，模量约为 2600 MPa，具体取决于颜色和后固化方案。 

• 优点： 颜色多样，打印速度快，精细特性好，比PLA长丝脆性低，韧性与PETG相当，但完全各向异性，Z向性能更好。

• 缺点： 不如填充树脂那么坚固或坚硬，但不如 Tough Resin 系列或 ABS 等坚韧热塑性塑料那么坚韧。比通用灯丝更昂贵。

• 拉伸强度： 高（~62 MPa）

• 刚度： 中-高（2600 MPa）

• 冲击强度： 中等。缺口伊佐德为 32 J/m，高于 Rigid 4000 树脂。 

• 耐热性： 低。 HDT 约为 71 °C @ 0.45 MPa。

• 最适合： 形成和拟合原型、可演示的模型、夹具和固定装置。

Tough 1000 树脂

Tough 1000 Resin 是 Tough Resin 系列中最柔韧且耐冲击的树脂。它的配方具有与高密度聚乙烯 (HDPE) 或聚甲醛树脂 (POM) 相当的韧性。它具有约 1000 MPa 的低模量（刚度），使其极其坚韧且耐磨。与 Tough Resin 系列中的其他树脂一样，Tough 1000 Resin 以其模量命名。 

• 优点： 极高的抗冲击性（Tough Resin 系列中最高）、高伸长率（180%）、优异的耐磨性以及光滑、低摩擦的表面。

• 缺点： 非常柔韧（不适用于刚性结构件），耐热性较低。

• 拉伸强度： 低（26.3 兆帕）。它会屈服和拉伸，而不是承受沉重的静态负载。

• 刚度： 低。 Formlabs 产品组合中最柔韧的非弹性材料之一。

• 冲击强度： 极端。它的缺口伊佐德强度为 72 J/m，可与工业热塑性塑料相媲美，并且具有高断裂功，可以说是最难破碎的树脂。

• 耐热性： 低。 HDT 约为 55 °C @ 0.45 MPa。

• 最适合： 抗冲击夹具、可挤压原型、低摩擦组件（如齿轮和球窝接头）。 

总体而言，Tough 1000 Resin 是用于耐高跌落的耐用部件的最佳树脂。

坚韧 1500 树脂

Tough 1500 Resin 是一种弹性材料，其强度、刚度和韧性可与聚丙烯 (PP) 相媲美，具有出色的抗断裂、抗冲击和抗破碎性能。它在刚度和延展性之间具有很好的平衡。

• 优点： 它介于 Tough 1000 Resin 和 Tough 2000 Resin 之间，兼具高韧性、强度和刚度，并且短期皮肤接触也安全。

• 缺点： 拉伸强度低于 Tough 2000 Resin，但韧性和抗冲击性不如 Tough 1000 Resin。 

• 拉伸强度： 中等（34 兆帕）。它的抗拉力能力低于 Tough 2000 Resin，但延展性更强。

• 刚度： 低至中度 (1.5 GPa)。虽然比 Tough 1000 Resin 更硬，但它处于更柔顺的一端，可与某些尼龙材料相媲美。

• 冲击强度： 非常高。具有高加德纳冲击强度和断裂功，吸收能量效果极佳，不会破碎。

• 耐热性： 低到中等。 HDT 约为 66 °C @ 0.45 MPa。

• 最适合： 闩锁、弯曲件、阻尼器、扣环和带扣、自攻螺丝凸台和铰链。 

总体而言，Tough 1500 Resin 最适合需要兼具刚度和延展性的零件。

Tough 2000 树脂

Tough 2000 Resin 是 Formlabs Tough Resin 系列中最强、最硬的材料。它的配方可与注塑 ABS 塑料的性能相媲美，当您需要坚固且保持其形状但不会在压力下破碎且足够坚固以用于功能夹具和固定装置的零件时，它是功能原型制作的首选树脂。

• 优点： 优异的刚度与柔韧性平衡，可抵抗循环载荷（疲劳），性能类似于注塑 ABS。

• 缺点： 韧性低于 Tough 1000 Resin 和 Tough 1500 Resin。

• 拉伸强度： 中等（40.4 兆帕）。它的强度足以用于功能性夹具、固定装置以及机械连接器和通常由 ABS 注塑而成的零件。

• 冲击强度： 高。它具有高断裂韧性，使其能够比标准树脂更好地承受跌落和突然冲击。

• 耐热性： 中等。 HDT 为 70 °C @ 0.45 MPa。

• 最适合： 外壳、夹具和固定装置以及性能类似于 ABS 的功能原型。 

总体而言，Tough 2000 Resin 非常适合需要坚硬但不易碎的零件。

高温树脂

选择高温树脂来打印需要高热稳定性的详细、精确的原型和最终用途零件，例如模具和嵌件、暴露于热空气、气体和流体流的零件，以及耐热安装座、外壳和固定装置。

高温树脂是 Formlabs 树脂中 HDT 最高的。它专为热稳定性而设计，使其能够承受成型过程或热空气/流体流的热量。

• 优点： 极高的耐热性（同类中最高），精确的细节。

• 缺点： 非常脆（类似于玻璃），随着时间的推移会吸收水分，并且很难进行后固化。

• 拉伸强度： 中等（~49 MPa）。适合固定形状，但不适合机械负载。

• 刚度： 中到高（2.8GPa）

• 冲击强度： 非常低。如果掉落，零件会破碎。

• 耐热性： 优越。它的 HDT 为 238 °C @ 0.45 MPa，使其成为最耐温的 3D 打印材料之一。 

• 最适合： 模具和嵌件、暴露于热空气、气体和流体流的零件，以及耐热安装座、外壳和固定装置。

总体而言，高温树脂是一种特种材料，几乎专门用于标准塑料会熔化或变形的应用。

尼龙12粉

采用尼龙 12 粉末制成的 3D 打印无人机框架坚固且轻便。 

尼龙 12 粉末是 SLS 的行业黄金标准。它提供了强度、刚度和细节的多功能平衡，并且吸湿率非常低。它是最容易打印的粉末，可以可靠地生产具有严格公差和复杂几何形状的零件。

• 优点： 尺寸精度优异，易于打印，机械性能均衡，具有良好的刷新率。

• 缺点： 延展性低于尼龙 11 粉末。它更硬，如果过度弯曲，会更快折断。

• 拉伸强度： 高（50 兆帕）。 It offers excellent general-purpose structural strength suitable for most engineering tasks.

• Stiffness: Moderate (1.9 GPa)

• Impact strength: Moderate (32 J/m Notched Izod). While tough, it is significantly less impact-resistant than Nylon 11 Powder or Nylon 12 Tough Powder.

• Heat resistance: 太棒了。 It withstands temperatures up to 171 °C @ 0.45 MPa.

• Best for: High-detail prototypes, permanent jigs and fixtures, housings, and general end-use parts.

Overall, Nylon 12 Powder offers the best balance of printability and performance for general prototyping and production where extreme ductility isn't required.

Nylon 12 Tough Powder

Drone parts can be SLS 3D printed in Nylon 12 Tough Powder. 

Nylon 12 Tough Powder is a specialized formulation designed to offer improved ductility and toughness while providing the same versatility and easy workflow as standard Nylon 12. It is less brittle than standard Nylon 12 Powder and offers the best refresh rate in the industry (reusing up to 80% of old powder).

• Pros: High ductility (flexes without breaking), excellent dimensional accuracy (reduced warping), and very cost-effective due to low refresh rate.

• Cons: Lower tensile strength than standard Nylon 12 Powder. Lower heat resistance under heavy mechanical loads.

• Tensile strength: Moderate (42 MPa). While slightly weaker than standard Nylon 12 Powder (50 MPa), it makes up for this with flexibility.

• Stiffness: Low to Moderate (1.5 GPa)

• Impact strength: Good (60 J/m Notched Izod). It absorbs shock well and is ideal for parts that need to snap or bend.

• Heat resistance: 太棒了。 It withstands temperatures up to 161 °C @ 0.45 MPa, though it softens at lower temperatures under high loads (HDT @ 1.8 MPa is 46°C).

• Best for: Snap-fit enclosures, ratchets, hinges, functional prototypes, and long parts susceptible to warping.

Overall, Nylon 12 Tough Powder is the go-to powder for difficult geometries that tend to warp, or for parts that need more flexion than standard Nylon 12 Powder.

Nylon 12 GF Powder

Nylon 12 GF Powder can print high tolerance threads, sockets, and moving elements within the part. 

Nylon 12 GF Powder is a glass-filled composite material designed for applications where stiffness and thermal stability are critical. By incorporating glass beads into the standard Nylon 12 base, this powder produces parts that are significantly stiffer and flatter than unreinforced nylon, making it ideal for maintaining structural rigidity under load or heat.

• Pros: High stiffness (high tensile modulus), excellent thermal stability (high HDT), and produces very flat parts with minimal warping.

• Cons: More brittle than unfilled Nylon 12; abrasive to post-processing equipment over time.

• Tensile strength: Moderate (38 MPa). While the raw tensile breaking point is slightly lower than pure Nylon 12, it resists stretching (deformation) much better.

• Stiffness: Moderate to high (2.8 GPa).

• Impact strength: Low to Moderate (23 J/m Notched Izod). The glass reinforcement adds rigidity at the cost of ductility, meaning it is more likely to snap than bend under sudden impact.

• Heat resistance: 太棒了。 It offers improved heat deflection compared to standard Nylon 12 (175 °C @ 0.45 MPa), maintaining its shape better in hot environments.

• Best for: Stiff housings, fixtures, tooling, threads, and parts requiring high sustained load-bearing capacity without creeping.

Overall, Nylon 12 GF Powder is the choice for stiff and stable parts. It is the go-to material when you need the printability of Nylon 12 but require increased rigidity.

Nylon 11 Powder

Nylon 11 Powder is a high-performance, bio-based material tailored for parts that need to bend and flex without snapping. While standard nylons are tough, Nylon 11 Powder offers superior ductility and impact resistance, making it the ideal choice for applications where the part might be dropped, twisted, or subjected to sudden shocks.

• 优点： Exceptional ductility (40% elongation at break), high impact strength, and excellent long-term stability. It is bio-based (derived from castor oil) and ideal for thin features.

• Cons: Can be more prone to warping than Nylon 12 Powder parts if not oriented correctly; printing in an inert nitrogen atmosphere is recommended for the best material properties and refresh rate.

• Tensile strength: High (49 MPa). It holds heavy loads well but is defined by its ability to stretch before failing.

• Stiffness:Low to moderate (1.6 GPa)

• Impact strength: Very high (71 J/m Notched Izod). It absorbs energy efficiently, making it one of the most shatter-resistant powders available.

• Heat resistance: 太棒了。 It has an HDT of 182 °C @ 0.45 MPa.

• Best for: Snap-fits, living hinges, orthotics, prosthetics, and thin-walled ducts that need to withstand abuse. 

Overall, Nylon 11 Powder is the specialist choice for durability and performance. If your part needs to survive real-world impacts or constant flexing, this is the material to use.

Nylon 11 CF Powder

Nylon 11 CF Powder is the strongest and most heat-resistant material in the Formlabs SLS material library. By reinforcing Nylon 11 Powder with carbon fiber, this material bridges the gap between plastic and metal. It offers the high impact resistance of Nylon 11 Powder combined with the extreme stiffness of carbon fiber, resulting in parts that are rigid, lightweight, and capable of handling repeated structural loading.

• Pros: Excellent strength-to-weight ratio, extreme stiffness (high modulus), and superior thermal stability.

• 缺点： Requires printing with an inert nitrogen atmosphere; parts are rigid and will not yield much before breaking compared to unfilled nylon.

• Tensile strength: Very high (69 MPa). It is significantly stronger than standard nylons and resists deformation under heavy loads.

• Stiffness: Up to 5.3 GPa, but depends on part orientation since the fiber aligns with the X-axis. 

• Impact strength: High (74 J/m Notched Izod). Unlike many carbon-fiber filaments that become brittle, this powder retains the underlying toughness of Nylon 11 Powder, resisting shattering well.

• Heat resistance: 太棒了。 It has an HDT of ~188 °C @ 0.45 MPa, making it suitable for under-hood automotive applications and high-temp tooling.

• Best for: Metal replacement, high-impact equipment, aerodynamic components, and rigid jigs and fixtures.

Overall, Nylon 11 CF Powder is the top-tier choice for structural parts that need to be stiff, light, and heat-resistant all at once.

Depending on what strength means to your use case:

• Impact resistance (parts that will be dropped or hammered): Choose Tough 1000 Resin (SLA) for prototyping impact-resistant parts, and Nylon 11 Powder (SLS) for end-use impact-resistant parts. Tough 1000 Resin is chemically designed to absorb high-energy impacts. Nylon 11 Powder is the superior choice for ductility if you need parts like living hinges or orthotics that must bend repeatedly and stretch significantly without ever snapping. 

• Highest strength (load bearing): Choose CF-Nylon (FDM), Rigid 10K Resin (SLA), or Nylon 11 CF Powder (SLS). These offer the highest tensile strengths, making them strong enough to replace metal components in structural applications.

• Stiffness (parts that must not bend): Choose Rigid 10K Resin (SLA), CF-Nylon (FDM), or Nylon 12 GF Powder (SLS). Rigid 10K Resin provides glass-like stiffness (10 GPa modulus) for precision tooling, while Carbon Fiber reinforced Nylons (both FDM and SLS) offer extreme structural rigidity for lightweight functional parts.

• Heat resistance: Choose High Temp Resin (SLA), Rigid 10K Resin (SLA), or PEEK (FDM). For pure heat deflection (resisting deformation at ~238 °C), the SLA resins are superior. For continuous use in harsh chemical/hot environments, PEEK is the industrial standard. In SLS, Nylon 11 Powder and Nylon 12 GF Powder are excellent "mid-range" heat performers, handling ~170–180 °C, which is significantly higher than standard ABS or tough resins.

• Overall, balanced strength profile: Choose ABS/ASA (FDM), Tough 2000 Resin (SLA), or Nylon 12 Powder (SLS). These offer the best balance of performance and price.

  • FDM: ABS is the reliable, affordable standard for basic functional FDM prints.

  • SLA: Tough 2000 Resin is best for simulating ABS properties with a smooth surface finish.

  • SLS: Nylon 12 Powder is the gold standard for functional, end-use production parts that need to last.

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Choosing the optimal material and technology to produce a strong part is only half of the equation. Factors such as printing infills, layer height, orientation, and post-processing will also dictate the final mechanical performance.

In addition to material choice, the following factors greatly impact part performance.

A hollow part is obviously weaker than a solid one. Generally, higher infill density increases strength, but requires more material and, especially in FDM 3D printing, more time to print.

General recommendation for stronger parts when printing with FDM 3D printers:

• 50% infill for moderate loads

• 80–100% infill for structural parts

The infill pattern for FDM 3D printing also plays a big role in strength. Cubic or gyroid patterns offer high strength, while rectilinear or grid patterns are generally weaker. Therefore, to make strong parts, the general recommendation is cubic or gyroid patterns.

The shell (wall) thickness often contributes more to part strength than infills. Increasing your wall count from two to four usually adds more strength than jumping from 50% to 80% infill.

General recommendation for stronger parts:

• FDM:three to five perimeters for functional parts

• SLA:0.2 mm minimum wall thickness

• SLS:0.6 mm (vertical) and 0.3 mm (horizontal) minimum wall thickness

As discussed, FDM parts are anisotropic, so print orientation is one of the biggest factors for FDM 3D printing strength. SLA and SLS parts are isotropic, so print orientation doesn’t compromise structural integrity.

General recommendations for stronger parts:

• FDM:Weakest between layers (Z-axis), therefore orient parts so the mechanical load runs along the layer lines, not across them. For example, if printing a hook, print it lying flat on its side, not standing up.

• Because SLA and SLS prints are isotropic, parts can be oriented to reduce print time or to minimize support marks for SLA, without compromising structural integrity.

Post-processing 3D printed parts can have a high impact on performance.

In FDM, materials like PLA and Nylon can be annealed (baked) in an oven. This re-crystallizes the polymer chains, potentially increasing strength and heat resistance, though it can cause dimensional shrinkage.

In SLA, UV curing is required for resin prints to achieve full strength. An uncured or green part has significantly lower tensile properties.

In SLS, post-processing techniques such as vibratory tumbling and vapor smoothing can improve surface hardness.

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There is no single strongest material. For pure tensile strength and stiffness, carbon fiber reinforced nylon (FDM) or Rigid 10K Resin (SLA) are top contenders. For impact strength and durability, Nylon 12 Tough Powder (SLS) or Tough 2000 Resin (SLA) are superior.

Carbon fiber reinforced nylon and polycarbonate (PC) are widely considered the strongest filaments available for prosumer FDM printers. PEEK and PEKK are stronger but require expensive industrial high-temperature printers.

Formlabs’ wide range of engineering resins delivers high tensile strength and stiffness. Some suggestions include: 

• Tough 2000 Resin provides strength and stiffness comparable to ABS. 

• Tough 1500 Resin provides strength, stiffness, and toughness comparable to polypropylene (PP).

• Tough 1000 Resin provides strength, stiffness, and toughness comparable to HDPE. 

• Rigid 10K Resin provides comparable stiffness to glass and fiber-filled thermoplastics. 

• Rigid 4000 Resin provides comparable stiffness to PEEK and PEKK thermoplastics. 

• High Temp Resin provides thermal stability up to 238 °C @ 0.45 MPa.

Overall, for stiff, load-bearing parts, Rigid 10K Resin (glass-filled) is the strongest. For parts that need to survive drops and impacts, Formlabs Tough 1000 Resin is the strongest option.

Nylon 11 CF Powder is the best-performing SLS powder when it comes to strength. It is a carbon fiber-filled material, perfect for applications that require both superior stiffness and strength. It produces lightweight, strong parts that remain structurally stable even at elevated temperatures.

Resins are generally more brittle than standard filaments like PLA or ABS. However, engineering resins can outperform filaments in metrics like stiffness and tensile strength, while offering the added benefit of isotropic (uniform) strength and smoother surface finish.

They can be as strong as molded plastics when printed with the right technology, material, and orientation.

FDM nylon and carbon fiber reinforced composites filaments, SLA Tough Resin Family, and SLS Nylon powders are top choices.

是的。 More infill means stronger parts, especially with strong outer walls.

SLA and SLS parts printed in engineering resins can reach similar strength to injection-molded plastics.

Plastic 3D prints are generally weaker than machined aluminum or steel. However, for metal-like strength, you can use SLS printers to print Nylon 11 CF Powder, which is incredibly robust, or SLA 3D printers to print parts in Rigid 10K Resin to replace tools such as aluminum molds for injection molding, or SLA casting resins to produce casting molds for metalmaking.

There is no single strongest 3D printing material because no single material excels in every category. The strongest part is the one that survives the intended application and environment. By understanding the difference between tensile strength (pulling) and impact resistance (shattering), and by leveraging the isotropic advantages of SLA and SLS technologies for complex geometries, you can produce parts that rival traditional manufacturing.

Strongest 3D Printing Materials Based on Print Technology

FDM

• PAEK (PEKK and PEEK)

• PLA

• Polycarbonate

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