3D打印是一種多用途製造工藝，用於樣件及耐用型終端零部件的生產。一些領域要求3D打印零部件具有極高的強度和耐用型，而這些特點很大程度上取決於設計以及生產零部件所使用的3D打印材料。本文將介紹Xometry的幾種高強度3D打印材料。
高強度3D打印材料的指標
高強度材料或者高強度材料製成的零部件具有較高的抗張強度、壓實強度或者剪切強度。能夠抵抗高應力並且在重載下不易變形。高強度材料還具有較好的耐衝擊性、耐化學性以及耐惡劣天氣條件的特性。此外，打印件的強度還取決於一些其他因素如設計、後處理以及打印設定。
Xometry擇幂科技高強度3D打印材料
不同的打印技術需要不同的塑料或金屬。下面將介紹每種打印技術所需要的打印材料及具體特性。
PA12碳填充尼龍
PA12尼龍樹脂混合短切碳纖維，具有出色的結構性能。碳纖維占總重量的35%。方便自由設計，特別是原型設計。
擁有較高的強度和硬度，在某些應用中可以代替金屬使用，比如鑽模、固定件、鑽導子以及壓配嵌件。廣泛應用於汽車、工業及娛樂行業。PA12碳填充尼龍被廣泛認為是擁有最高強度重量比的FDM材料。
- 3D打印技術：FDM
- 應用領域：工裝、原型設計
聚碳酸酯 (PC)
聚碳酸酯是一種韌性無定形材料，擁有較高的抗衝擊強度、出色的穩定性及卓越的電氣性能。使用溫度範圍較廣，熱變形溫度140°C。
廣泛用於安全頭盔、汽車前照燈透鏡及防彈玻璃的生產。可配合阻燃材料使用，無明顯的材料降解。
- 3D打印技術：FDM
- 應用領域：醫用設備、工業產品、電子部件
不鏽鋼 17.4 / 1.4542
17.4不鏽鋼屬於鉻鎳銅鋼，擁有較高的強度和出色的韌性。抗張強度1070 N/mm²。具有較好的耐腐蝕性。強度高，多用於航空航天及高科技行業零部件如齒輪、渦輪葉片、機軸及壓模。
可以按照不同的硬度及韌性要求，對該材料進行熱處理。直接金屬激光燒結（DMLS）是標準的不鏽鋼打印形式。不過也會用到一些其他方法如粘合成型和選擇性激光熔化（SLM）。
- 3D打印技術：DMLS，粘合成型，SLM
- 應用領域：航空航天、高科技行業
ULTEM 1010
和其他FDM熱塑性材料相比，ULTEM 1010表現出最佳的耐熱性、耐化學性和抗張強度。有透明、不透明以及玻璃填充等級。可廣泛應用於自訂工具（金屬或塑料零部件加工）、醫用工具及耐熱模具。
ULTEM 1010是一種高性能聚醚酰亞胺熱塑性材料，可以說是目前強度最高的FDM打印材料。熱膨脹係數極低。食品接觸級，具有生物相容性，是食品行業的理想材料。
- 3D打印技術：FDM
- 應用領域：食品行業、工裝
PEEK
能夠抵抗刺激性化學品，機械強度高、尺寸穩定性好。PEEK能夠在高溫環境中保持硬度，可在170°C以內持續使用。
PEEK耐疲勞、耐應力開裂性較好，適用於航空航天、油氣及半導體的生產。
- 3D打印技術：FDM
- 應用領域：軸承、密封件、閥門、管件
ULTEM 9085
較高的強度重量比、高衝擊強度、耐熱性好。ULTEM 9085阻燃效果好，可用於航空航天及汽車行業樣機及工具的生產。性能堪比6.68尼龍（9800）。
ULTEM 9085機械強度高、重量輕，適合終端部件的生產。
- 3D打印技術：FDM
- 應用領域：鑽模、固定件、複合模具
AlSiMG 铝/ EN 1706: 1998
AISiMG鋁在高溫（約200°C）條件下表現出較高的強度。出色的耐腐蝕性、易拋光。較好的可使用性、耐熱裂性。疲勞強度110 N/mm²。
AISiMG鋁具有較好的可焊接性，廣泛應用於車輛、機器及飛行器零部件。室溫下抗張強度290 MPa。
- 3D打印技術：SLM
- 應用領域：汽車、航空航天
316L不鏽鋼 / 1.4404
含碳量低，屬於鉻鎳鉬不鏽鋼，熔點1400°C。在氯基介質和不氧化酸中表現出出色的耐腐蝕性和穩定性。抗張強度高達500 N/mm²。
主要用於食品加工與實驗室設備、熱交換器、螺母與螺栓。在所有金屬材料中，光滑性最好。
- 3D打印技術：SLM
- 應用領域：食品與飲料設備、製藥設備
高強度3D打印材料對比
Xometry報價引擎中三種樹脂抗張強度對比，以下是CAD模型：
| 材料 | 技術 | 抗張強度 |
| PA 12碳填充尼龍 | FDM | 76 MPa |
| PC | FDM | 60 MPa |
| 17.4不鏽鋼 | DMLS | 1103 MPa |
| ULTEM 1010 | FDM | 105 MPa |
| PEEK | FDM | 110 Mpa |
| ULTEM 9085 | FDM | 70 MPa |
| AlSiMG鋁 | DMLS | 230 – 290 MPa |
| 316L不鏽鋼 | DMLS | 490 – 690 MPa |
結語
高強度3D打印材料分為兩種：塑料（FDM、SLS、SLA）和金屬（SLM）。Xometry擇幂科技為您提供高效、可靠、高精度的3D打印服務。Xometry擇幂科技擁有實時報價引擎，超過1萬家製造商遍布全球，從報價到上門配送全程貼心服務，為您的零部件生產保駕護航。