最強の 3D プリント材料とその耐久性に関する究極のガイド

強度と靭性はしばしば混同されます。ガラス（ソーダライム）は強い素材です。焼き入れ後の曲げ強度はアルミニウムとほぼ同じでありながら、軽量で同等の剛性を備えています。それにもかかわらず、私たちはガラスで飛行機を作るのではなく、その代わりに「ガラスの城」や「ガラスの大砲」など、どちらも壊れやすさを暗示する慣用句があります。その理由は靭性です。ガラスは、ほとんどのセラミック材料と同様、靭性がありません。ガラスはアルミニウムに比べて靭性が最大 40 分の 1 であり、靭性の欠如により内部応力を再分散できず、衝撃や動的荷重に耐えることができないため、多くのエンジニアリング用途では実用的ではありません。

3D プリンティングでは、最も一般的な 2 つのフィラメントでも同様の現象が発生します。 「ABS は PLA よりも強い」という声が聞こえるかもしれませんが、これは真実ではありません。 PLA は ABS よりも大幅に強く、硬いです (正確なフィラメントに応じて約 1.5 倍)。 ABS はより靭性が高く、この靭性こそが ABS を望ましいエンジニアリング材料にしているのです。 

しかし、最強の 3D プリント材料は何でしょうか?一番硬い素材は何ですか？ 3D プリントに関しては、3D プリントされたパーツの強度や靭性は、選択したプリント技術と材料に大きく依存します。それぞれの引張強度と耐衝撃性のバランスが異なるためです。

このガイドでは、PLA、ABS、ナイロン、炭素繊維複合材料、ステレオリソグラフィー (SLA) エンジニアリング樹脂、選択的レーザー焼結 (SLS) 粉末などの最も一般的な材料の機械的特性と、最も一般的な 3D プリント技術 (融解堆積モデリング (FDM)、SLA、SLS)、および材料の強度に影響を与えるその他の要素の機械的特性を比較します。

ツール、治具、固定具、その他実際の負荷に耐える必要があるものを含む機能部品をプリントする場合、強度が重要になります。ただし、強さは人によって意味が異なります。部品が「強い」と表現される場合、それは大きな荷重に耐えること、衝撃や破損に耐えること、または熱や環境条件に耐えることを意味する可能性があります。

材料科学における「強度」の定義はさらに狭く、部品が破損することなく耐えることができる応力の最大値です。 「応力」とは、形状の違いを考慮して、加えられる力を部品の断面積で割ったものです。材料の応力応答に関連するもう 1 つの重要な特性は剛性です。剛性は、特定の応力単位によって生じる伸びまたはたわみの量です。強度と剛性は、引っ張ること（引張強さ）または曲げること（曲げ強さ）によって測定できます。強度と剛性は、ブラケットなどの重い静荷重を保持する必要がある部品の荷重ケースに最も関連する特性となります。すべての荷重が静的であるわけではなく、衝撃など、より動的な荷重ケース下での材料のパフォーマンスを特徴付ける特性は他にもあります。

材料の「靭性」について話すとき、それは材料がエネルギーを吸収し、破壊することなく塑性変形する能力を指します。靭性を測定するにはさまざまな方法があります。一つの方法は、振り子から振り下ろされたハンマーや重りの落下によって吸収されるエネルギーを測定することであり、これは「衝撃強度」と呼ばれます。これらの測定値には、面積あたりの力 (通常はパスカルまたは PSI) で測定される強度とは異なり、エネルギーの単位 (多くの場合、J、J/m、または J/m2) があります。 Izod、Charpy、および Gardner は、衝撃試験の 3 つの一般的なスタイルです。靭性は、亀裂の伝播に必要なエネルギーの測定など、他の方法でも特徴付けることができます。保護ハウジングなど、極度の動的荷重に耐える必要がある部品が必要な場合、靭性は重要です。

3D プリント材料を比較する前に、強度の測定に使用される機械的特性が何を意味するかを確立することが重要です。 3D プリントでは、「強度」は、引張強さ、衝撃強さ、曲げ強さ、熱たわみ温度 (HDT)、剛性などの機械的特性の組み合わせの略語であることがよくあります。

引張強さ 張力下での材料の破損に対する抵抗を測定します。これは、材料が伸張または引っ張られたときに破損する前に耐えることができる最大応力です。永久的に変形したり切れたりするまで、ロープの両端を引っ張る様子を想像してください。耐えられる最大の力を断面積で割った値が極限引張強さです。

• それが重要な理由: 高い引張強度は、吊り下げフックやブラケットなど、吊り下げられたり、静荷重がかかったり、引き離されたりする部品にとって非常に重要です。

• 測定: 応力 (面積当たりの力)、通常メガパスカル (MPa) 単位

曲げ強度 曲げ荷重下での材料の破損に対する耐性です。これは通常、サンプルを 2 本の支柱で支え、中央に荷重を加える 3 点曲げテストでテストされます。曲げでは、一方の表面は引き伸ばそうとするときに引張力を受け、反対側の表面は押し合わされるときに圧縮力を受けます。プラスチックは通常、圧縮特性が非常に優れており、曲げ強度は通常、純粋な張力がかかった場合よりも高くなります。

• それが重要な理由: 高い曲げ強度は、梁、レバー、片持ちブラケット、フレームなどの曲げ力に耐える必要がある部品にとって非常に重要です。

• 測定 :応力 (面積あたりの力)、通常メガパスカル (MPa) 単位

弾性率 張力 で測定できます または フレックスレックス 。 

• それが重要な理由: 硬い部品 (高弾性率) は負荷がかかってもその形状を維持しますが、柔軟な部品 (低弾性率) はたわんだり伸びたりします。ドリル位置決めジグの場合、負荷がかかっても穴の位置が移動しないように、高い弾性率が必要です。スナップフィットエンクロージャの場合、スナップするのに十分な柔軟性と、保持するのに十分な剛性を備えたバランスが必要です。 

• 測定: 伸びの単位あたりの応力 – 伸びは初期長さの比として扱われるため、通常は GPa または MPa です。単位は強度と同じですが、伸びのパーセンテージごとの応力を測定しています。弾性率 1000 MPa の材料は、元の長さの 1% を伸ばすのに 10 MPa の応力がかかります。

衝撃の強さ 衝撃や突然のエネルギーを破損することなく吸収する材料の能力を測定します。引張強度は高いが衝撃強度が低い材料 (ガラスや標準 PLA など) は「脆い」と見なされます。落下や衝撃に耐えられる部品が必要な場合は、高い耐衝撃性を探してください。アイゾットおよびシャルピーの耐衝撃性については、サンプルは「ノッチなし」、または部品に小さな V 字型のノッチが刻まれた「ノッチあり」のいずれかになります。このノッチは亀裂伝播の開始点として機能し、テストをより困難なものにします。

• それが重要な理由: 保護ケース、ドローン部品、治具、備品、工具、または落下する可能性のある物品にとって重要です。 

• 測定: 吸収されるエネルギーを試験片の厚さまたは面積で割ったもの (J/m) または kJ/m²。ガードナー耐衝撃性の場合、エネルギーのみが報告されます。

HDT 指定された荷重下でポリマーが変形する温度です。 HDT は、負荷容量が減少する温度を比較するための推奨される方法です。ガラス転移温度 (Tg) は HDT の代用として使用されることがあります。これは ABS などの非晶質熱可塑性プラスチックではうまく機能しますが、Tg と HDT は、半結晶材料 (ナイロン、PP) や SLA 樹脂などの熱硬化性樹脂の HDT とは大きく異なる場合があります。

• それが重要な理由: 高温の車内や電子機器を備えた筐体内で歪んでしまうと、「丈夫な」部品は役に立ちません。これは、機械アセンブリ内の部品、機械、または高温環境で使用される部品にとって重要です。

• 測定: 0.45 MPa または 1.8 MPa の荷重における破壊温度 (℃)。

印刷の強度は素材だけに依存するわけではありません。 FDM、SLA、SLS のいずれであっても、印刷技術は最終部品の構造的完全性を決定します。根本的な違いは、印刷品質、コスト、素材の種類にあります。

FDM は強力なパーツを生成できますが、それらは異方性であり、一般に Z 軸に沿った方向に著しく弱くなります。

FDM プリンタは、溶融したプラスチックを層ごとに押し出すことによって部品を構築します。単一レイヤー内の結合 (X 軸と Y 軸) は強いですが、レイヤー間の結合 (Z 軸) はかなり弱く、多くの場合 30% ～ 50% です。

SLA プリンターは、レーザーを使用して液体樹脂を硬化します。この化学プロセスにより、形成される各層の間に共有結合が形成されます。結果として、SLA パーツは等方性となり、X、Y、Z 軸で均一な強度を示します。

エンジニアは、FDM よりも SLA の方が設計の自由度が高くなります。 「間違った」角度から加えられる荷重によって剥離不良が発生することを心配することなく、最適な表面仕上げや印刷速度が得られるようにパーツの向きを変えることができます。先進的なエンジニアリング樹脂を使用することで、SLA は引張強度と剛性においていくつかの FDM フィラメントよりも優れた性能を発揮します。

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SLS プリンタは、高出力レーザーを使用して熱可塑性粉末を焼結します。 SLA と同様に、焼結プロセスではほぼ等方性の部品が作成されます。 SLS 3D プリンタの最大の利点は、印刷のためのサポート構造が必要ないことです。

SLS 3D プリントでは、さまざまなナイロン パウダーなど、最も強力な 3D プリント素材をいくつか提供しています。

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Fuse シリーズ SLS 3D プリンタは単なるプリンタではなく、工業用熱可塑性プラスチックを使用して CAD ファイルを完全に機能する最終用途部品に変換するためのエコシステム全体です。

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材料オプションを比較して、特定の用途に最適な 3D プリント材料を決定します。 FDM、SLA、SLS 3D プリント用の最も丈夫で耐熱性の高い材料に関する追加の推奨事項が提供されます。

材料は最も強力で、最も丈夫で、耐熱性のある材料に分類されますが、ポリカーボネート (PC) はこれらすべてに当てはまります。 

ポリカーボネート (PC) は、PEEK や PEKK などの高価な工業用ポリマーにステップアップする前に利用できる最強の消費者グレードの材料です。防弾ガラスや暴動鎮圧用盾に使われているのと同じ素材です。 FDM印刷においては、ABSやナイロンと比較して耐熱性と耐衝撃性が大幅に向上します。これは印刷が難しい素材であり、印刷を容易にするために他の素材とブレンドされることがよくありますが、これにより強度性能も低下します。

• 長所 :極度の靭性 (耐衝撃性)、非常に高い耐熱性、光学的透明性 (特定の半透明ブレンドの場合)、および高い引張強度。

• 短所: 印刷が難しく (約 270 ～ 310 °C の非常に高いノズル温度が必要)、吸湿性があり (湿気を吸収し)、加熱された筐体がないとひどい反りや剥離が発生しやすくなります。

• 引張強さ: 高圧（60～70MPa）。ナイロンや ABS よりも強く、大きな荷重に耐えることができます。

• 剛性: 中程度 (2～2.5 GPa) ABS に似ていますが、PLA ほど硬くありません。

• 衝撃の強さ: とても高いです。 PC はおそらく最も丈夫で柔軟性のないフィラメントです。繰り返しの激しいハンマー打撃にも砕け散ることはありません。

• 耐熱性: すばらしい。 HDT が約 110～130 °C なので、PLA や ABS が軟化する環境でも剛性を維持します。

• 次の用途に最適です: 高温の機能部品、自動車部品 (ボンネットの下)、電気ケース、透明で耐久性のあるカバー。

全体として、3D プリンターが印刷に必要な熱に耐えられる場合、強度と耐熱性が必要な部品にはポリカーボネートが最適です。

炭素繊維強化フィラメント (CF-ナイロン/CF-PETG)

カーボンファイバーフィラメントは通常、ベースプラスチック (ナイロン、PETG、または ABS など) に、細断または粉砕されたカーボンファイバーが充填されています。これらのフィラーは材料の剛性を高めますが、ノズルの詰まりを引き起こす可能性があるより長いチョップドファイバーを使用しない限り、通常は引張強度を大幅に向上させることはありません。カーボンファイバーフィラーを添加すると、PC やナイロンなどの材料の反りが減少する傾向があります。 ABS、PC、PETG などのアモルファス材料にフィラーを添加すると、HDT の改善は最小限に抑えられますが、ナイロンにフィラーを添加すると、材料の加工温度の直下で HDT が低下する可能性があります。 

• 長所: 極めて高い剛性 (高弾性率)、高い寸法安定性 (基材よりも反りに強い)、軽量、良好な表面仕上げ。

• 短所: 研磨剤（印刷には硬化スチール ノズルが必要）、高価で、強化されていないベース素材よりもろくて印刷が難しい場合があります。

• 引張強さ: 高い (ベースに応じて 50 ～ 100+ MPa)。長い繊維を使用すると、より高い負荷で強度がベースよりも高くなりますが、細い繊維では強度が低下する可能性があります。 

• 剛性: 極度（3～6 GPa）の繊維はプラスチックの伸びを防ぎ、荷重時のたわみを大幅に軽減します。

• 衝撃の強さ: 中程度から良好。強度はありますが、剛性が高いため、純粋なナイロンよりも破損する前に吸収するエネルギーが少なくなります。

• 耐熱性: すばらしい。繊維は熱下でパーツがその形状を保持するのに役立ち、多くの場合熱たわみ温度がベース プラスチック単独よりも高く、150 ～ 160 °C に達します。

• 次の用途に最適です: 剛性が重要な構造部品、ドローン フレーム、自動車部品、治具、備品。

カーボンファイバー フィラメントは、剛性と構造的剛性の点で、FDM で利用可能な 3D プリンター フィラメントの中で全体的に最も強力です。

PEEK (ポリエーテルエーテルケトン)

PEEK は高性能熱可塑性プラスチックの PAEK ファミリーに属しており、最も強力なポリマー材料の 1 つとして広く考えられています。航空宇宙や医療用インプラントでよく使用されており、金属に代わる正当な軽量代替品として機能します。

• 長所: 優れた耐薬品性、生体適合性 (インプラントに安全)、優れた強度重量比、耐火性

• 短所: 非常に高価で（多くの場合、1 kg あたり数百ドル）、特殊な産業用プリンターが必要（ノズル温度は約 400 °C 以上、チャンバー温度は約 100 °C 以上）、処理が困難です。

• 引張強さ: エクストリーム (90 ～ 100 MPa)。 PEEK は、大幅に軽量でありながら、一部のアルミニウム合金の強度に近づきます。

• 剛性: 非常に高い (3.5 ～ 4.5 GPa) PEEK は、非充填ポリマーの中で最も硬いものの 1 つです。

• 衝撃の強さ: 高い。信じられないほど丈夫で、疲労や応力亀裂によく耐えます。

• 耐熱性: 優れています。最大 260 °C の温度での連続使用に耐えることができるため (焼きなましの場合)、エンジン部品や航空宇宙用バルブに適しています。

• 次の用途に最適: 金属代替品、航空宇宙部品、医療用インプラント、化学処理装置

全体として、PEEK は高性能の産業エンジニアリング材料です。

PEKK (ポリエーテルケトンケトン)

PEKK は PEEK に近いものですが、処理が若干容易なため、3D プリントでよく使用されます。その分子構造により結晶化速度が遅くなり、印刷プロセス中に反りの原因となる内部応力が軽減されます。

• 長所: PEEK よりも低い印刷反り、優れた層密着性、優れた耐薬品性と耐熱性、低アウトガス (宇宙用途には重要)。

• 短所 :非常に高価で、高温の工業用ハードウェアが必要で、完全な熱特性を発揮するにはアニーリング (ベーキング) が必要です。

• 引張強さ: 非常に高い (80 ～ 93 MPa)。生の張力は PEEK よりわずかに低い場合がありますが、多くの場合、より優れた圧縮強度を示します。

• 剛性: 高い (2.5 ～ 4 GPa) 剛性は PEEK よりわずかに低いですが、それでもほとんどの未充填ポリマーよりは硬いです。

• 衝撃の強さ: 高い。 PEEK と同様、耐久性と靭性に優れ、過酷な環境に適しています。

• 耐熱性: 優れています。 PEEK と同様に、150 °C をはるかに超え、アニーリング後は最大 ~250 °C 以上の温度に対応します。

• 次の用途に最適です: 航空宇宙部品 (ガス放出が少ないため)、石油およびガス部品、PEEK が過度に反る構造部品。 

多くの場合、歪みの可能性がある部品を製造する場合、PEKK は PEEK に代わる最も強力で信頼性の高い代替品となります。

PLA (ポリ乳酸)

PLA は、ほとんどの FDM プリンタのデフォルトの材料です。簡単に印刷でき、詳細な硬いパーツを作成できますが、全体的な耐久性は低くなります。

引張強さは中から高 (50 ～ 60 MPa) で、多くの場合 ABS や PETG よりも高くなります。ただし、PLA は非常に脆いため、この強度は欺瞞的です。

• 長所: 剛性が高く、印刷が容易で、手頃な価格です。

• 短所: 非常に低い耐衝撃性、低い耐熱性 (約 50 °C で変形)、生分解性 (UV/湿気で分解する可能性があります)。

• 強さ: 極限引張強さは高い (53 MPa)。 

• 剛性: 高 (2.5 ～ 3.5 GPa) PLA は非常に剛性が高く、ABS や PETG よりも荷重時のたわみが少なくなります。 

• 靭性:  衝撃強度は非常に低く、ノッチ付きアイゾットは 16 J/m です。 PLA は脆いです。衝撃を受けると曲がるのではなく砕けます。

• 耐熱性: 低い。 PLA は約 55 ～ 60 °C で軟化するため、高温用途には使用できなくなります。 PLA は、多くの場合、PEKK や PEEK と同様にアニールして、追加のポリマー結晶化を発生させて熱特性を向上させることができます。この方法で熱処理された PLA は、約 110 °C ～ 130 °C の耐熱性を持ちます。

• 次の用途に最適: 美しいモデル、耐荷重のないプロトタイプ、すぐに「似ている」モデル。

全体として、PLA は硬く静止した物体 (ペンホルダーなど) には適していますが、強力で機能する機械部品には脆すぎます。

PETG (ポリエチレンテレフタレート、グリコール変性)

PETG は、水筒や食品包装の製造に使用される一般的な PET 素材を改良したもので、リサイクル コードとして「1」という番号が付けられています。 PETG は、加工性を向上させるためにポリマー主鎖が変更されているため、射出成形や 3D プリントなどの用途に適しています。

PETG は、3D プリンティング フィラメントの中で最も広く使用されているものの 1 つです。 

• 長所: PLA よりも丈夫でありながら、ABS やナイロンよりも印刷がはるかに簡単です。

• 短所: プリントに「糸引き」アーティファクトが発生する可能性があります。 

• 引張強さ: 高 – (45 ～ 55 MPa) PLA に近い。

• 剛性: 中 - 高（2.0 - 3.0 GPa） ABS よりも硬く、PLA と同等の硬さに近い。

• 衝撃の強さ: 低から中程度。通常は PLA よりも高くなりますが、ABS よりは低くなります。

• 耐熱性 ：低い。通常は約 70 °C

PETG は、衝撃性能と温度性能の点で PLA と ABS の間に位置する汎用オプションを提供します。 

ABS (アクリロニトリル ブタジエン スチレン)

ABS は、射出成形された消費者製品 (LEGO® ブロックなど) の業界標準です。 3D プリントでは、バランスの取れた強度プロファイルを提供します。引張強度は PLA (約 34～36 MPa) よりも低いですが、耐衝撃性と延性は大幅に優れています。

• 長所: 破壊する前に降伏し (延性)、最大 85 °C までの温度に耐え、アセトンで滑らかにすることができます。

• 短所: 印刷中に反りやすく、発がん性ガスを放出し、生の引張強度が低下します。

• 引張強さ :PLA よりも低いですが、多くのプラスチック部品には十分です。

• 剛性: 中程度。 

• 衝撃の強さ: 中程度。 ABS は PLA よりも衝撃に強くなりますが、層の接着力が劣る傾向があり、Z 方向に破損しやすくなります。

• 耐熱性: 中程度。約 85 ～ 95 °C までの温度に耐えます。

• 次の用途に最適です: 耐久消費財、筐体、耐熱性が必要な部品。

ABS は、落下や高温環境に耐える必要がある機能部品にとって信頼できる選択肢であるため、汎用用途で最も強力な 3D プリンター フィラメントは何かという質問に対する一般的な答えです。ただし、煙が発生するため、低価格のマシンで確実に印刷するのが難しい場合があります。

ナイロン (ポリアミド)

ナイロン (ポリアミド) は、最も丈夫な熱可塑性プラスチックの 1 つとして広く知られています。 PLA (硬い) や ABS (延性がある) とは異なり、ナイロンは、強度、柔軟性、耐摩耗性の独自の組み合わせを提供します。

ナイロンは、切れることなく繰り返しの機械的ストレス、摩擦、疲労に耐える必要がある機能部品に最適な素材です。自己潤滑性があるため、歯車や可動部品に最適です。ナイロンの特性はグレードによって大きく異なり、多くのフィラメントは PA6、PA12、PA11 などの異なるナイロンのブレンドです。

• 長所: 高い耐衝撃性、低い摩擦係数、優れた耐薬品性、高い耐疲労性。

• 短所 :吸湿性が高く (空気中の湿気を急速に吸収し、印刷物が損なわれる)、反りやすく、高い印刷温度が必要です。ナイロン フィラメントには、収縮を軽減し、素材の印刷を容易にするためにカーボン ファイバーが充填されることがよくあります。

• 引張強さ: 高圧（40～80MPa）。これはグレードと湿度調整の両方によって大きく異なります。ドライナイロンはより強くて硬いですが、水分を含むと素材が「可塑化」または柔らかくなります。

• 剛性: 中～低 (1.5～2.0 GPa)。通常、ABS よりも剛性が低い

• 衝撃の強さ ：いいですね。最終部品のグレードと含水率によっては、ナイロンは ABS よりも丈夫になる場合があります。

• 耐熱性: とても良いです。特定のブレンド (PA6、PA12) に応じて、通常は 120 °C 以上の温度に対応します。

• 次の用途に最適です: ギア、ベアリング、リビング ヒンジ、スナップフィット、ツーリング ハンドル。

ナイロンは、ある程度の柔軟性が必要な耐久性と耐衝撃性の部品に最適です。機能的なギアやヒンジ用の最も強力な 3D プリンターのフィラメントは何かと尋ねると、通常、答えはナイロンです。

細断または粉砕されたガラスとカーボンファイバーがフィラメントに追加され、耐熱性と剛性が向上します。ポリエーテルイミド (PEI) は、このカテゴリーに分類される材料の 1 つです。一般に Ultem® (ブランド名) として知られる PEI フィラメントは、耐熱性、強度、化学的安定性で知られています。

硬質 10K 樹脂

硬質 10K 樹脂は、Formlabs のポートフォリオの中で最も硬い素材です。この材料は最も耐熱性の高い材料の1つでもあります。ガラスが充填されており、ガラス繊維強化熱可塑性プラスチックの特性をシミュレートするように設計されています。 「10K」は、10,000+ MPa の引張弾性率を指します。手に持つと陶器か石のような感触です。

• 長所: 極めて高い剛性、滑らかなマット仕上げ、高い寸法精度、耐熱性。

• 短所: 非常に脆い。陶器と同様、落としたり曲げたりすると割れてしまいます。

• 引張強さ: 非常に高い (88 MPa)。 Formlabs の最も強力なマテリアルの 1 つ。

• 剛性: エクストリーム (10 GPa)。他のほとんどの樹脂よりも荷重時の変形に優れています。カーボンファイバーフィラーを含むほとんどのフィラメントやパウダーよりも硬い。

• 衝撃の強さ: 非常に低いです。延性はほとんどありません。

• 耐熱性: 極端。高温 (HDT ~238 °C) での重荷重に耐えます。

• 次の用途に最適です: 射出成形金型、空力テストモデル、耐熱工業部品、溶接治具。

全体として、リジッド 10K 樹脂は、金型、治具、金型など、たわんだり曲がったりしてはならない部品に最適な選択肢です。

リジッド 4000 樹脂

Rigid 4000 樹脂は、剛性 10K 樹脂よりも低い 4000 MPa の弾性率を持つガラス充填樹脂です。強度と剛性は PEEK (ポリエーテルエーテルケトン) に似ています。セラミックのような硬質 10K 樹脂よりも優れた耐久性と靭性を維持しながら、高い剛性を提供します。

• 長所: 硬くて強い、研磨仕上げ、硬質 10K 樹脂よりも高い耐衝撃性。

• 短所: タフ レジン ファミリーに比べるとまだ脆く、時間が経つとプリント タンクを研磨してしまいます。

• 引張強さ: 高い（69MPa）。これは強力な構造用プラスチックです。

• 衝撃の強さ: 低い。脆いですが、硬質 10K 樹脂よりも砕ける可能性は低くなります。

• 耐熱性: 中程度。 HDT は 0.45 MPa でおよそ 77 °C です。

• 次の用途に最適: 剛性が必要だが軽度の振動が発生する可能性がある薄い壁、ブラケット、マウント、治具、固定具。 

全体として、Rigid 4000 レジンは汎用の硬質材料であり、Rigid 10K レジンの極度の剛性と汎用レジンの耐久性の間の妥協点を提供します。

汎用樹脂

汎用樹脂は、形状やフィットのプロトタイピング、モデルや小道具、3D プリントのマスターや金型など、幅広いユーザー用途に使用できる多用途の材料です。 

汎用レジン (カラー レジン、ブラック レジン、グレー レジン、クリア レジン、ホワイト レジンを含むがこれらに限定されない) は、色と硬化後のプロトコルに応じて、剛性と強度があり、弾性率が約 2600 MPa の多用途レジンです。 

• 長所: 豊富な色があり、高速印刷、良好な微細構造、PLA フィラメントよりも脆くなく、靭性の点で PETG に匹敵しますが、完全に異方性があり、Z 方向特性が優れています。

• 短所: 充填樹脂ほど強くも硬くもありませんが、タフレジンファミリーや ABS などの丈夫な熱可塑性樹脂ほど丈夫ではありません。汎用フィラメントよりも高価です。

• 引張強さ: 高圧 (~62 MPa)

• 剛性: 中～高 (2600 MPa)

• 衝撃の強さ: 中程度。 32 J/m のノッチ付きアイゾットは、Rigid 4000 樹脂よりも高くなります。 

• 耐熱性: 低い。 HDT は 0.45 MPa でおよそ 71 °C です。

• 次の用途に最適: プロトタイピング、プレゼンテーション用のモデル、治具、治具を形成して取り付けます。

タフ 1000 レジン

Tough 1000 レジンは、Tough レジン ファミリーの中で最も柔軟で耐衝撃性に優れています。高密度ポリエチレン (HDPE) やデルリン (POM) と同等の靭性を持つように配合されています。弾性率（剛性）が約 1000 MPa と低いため、非常に丈夫で耐摩耗性に優れています。 Tough 樹脂ファミリーの他の樹脂と同様に、Tough 1000 樹脂はその弾性率にちなんで命名されています。 

• 長所: 極めて優れた耐衝撃性 (タフ レジン ファミリーの中で最高)、高い伸び (180%)、優れた耐摩耗性、滑らかで低摩擦の表面。

• 短所: 非常に柔軟 (硬い構造部品には適さない) ですが、耐熱性は低くなります。

• 引張強さ: 低い（26.3MPa）。大きな静荷重を保持するのではなく、降伏して伸びます。

• 剛性: 低い。 Formlabs ポートフォリオの中で最も柔軟な非エラストマー素材の 1 つ。

• 衝撃の強さ: 極端。ノッチ付きアイゾットが 72 J/m で、工業用熱可塑性プラスチックに匹敵し、破壊仕事量が高いため、おそらく最も粉砕しにくい樹脂です。

• 耐熱性: 低い。 HDT は 0.45 MPa でおよそ 55 °C です。

• 次の用途に最適です: 耐衝撃性の治具、握りやすいプロトタイプ、低摩擦アセンブリ (ギアやボール ジョイントなど)。 

全体として、Tough 1000 レジンは、高落下に耐える耐久性のある部品に最適な樹脂です。

タフ 1500 レジン

Tough 1500 樹脂は、ポリプロピレン (PP) に匹敵する強度、剛性、靱性を備えた弾性材料であり、破損、衝撃、粉砕に対する優れた耐性を備えています。剛性と延性のバランスが優れています。

• 長所: Tough 1000 レジンと Tough 2000 レジンの間に位置し、高い靭性、強度、剛性をブレンドしており、短期間の皮膚接触にも安全です。

• 短所: 引張強度はタフ 2000 レジンより低いですが、タフ 1000 レジンほどの靭性や耐衝撃性はありません。 

• 引張強さ: 中程度（34MPa）。 Tough 2000 樹脂よりも引っ張り力に対する耐性は低くなりますが、延性はより優れています。

• 剛性: 低から中程度 (1.5 GPa)。 Tough 1000 樹脂よりも硬いですが、スペクトルのより柔軟な端にあり、一部のナイロン素材に匹敵します。

• 衝撃の強さ: とても高いです。高いガードナー衝撃強度と破壊仕事量を備えているため、砕けることなくエネルギーを非常によく吸収します。

• 耐熱性: 低から中程度。 HDT は 0.45 MPa で約 66 °C です。

• 次の用途に最適: ラッチ、フレクシャー、ダンパー、クラスプとバックル、セルフタッピングねじボス、およびヒンジ。 

全体として、Tough 1500 レジンは、剛性と延性の組み合わせが必要な部品に最適です。

タフ 2000 レジン

Tough 2000 レジンは、Formlabs のタフ レジン ファミリーの中で最も強力で硬い素材です。射出成形 ABS プラスチックの特性に匹敵するように配合されているこの樹脂は、頑丈で形状を維持しながら応力下でも砕けず、機能的な治具や固定具に十分な強度を備えた部品が必要な場合に、機能的なプロトタイピングに最適な樹脂です。

• 長所: 剛性と柔軟性のバランスが優れており、繰り返し荷重 (疲労) に耐性があり、射出成形 ABS と同様の特性を備えています。

• 短所: Tough 1000 レジンおよび Tough 1500 レジンよりも強度が劣ります。

• 引張強さ: 中程度（40.4MPa）。機能的な治具、固定具、機械コネクタや、通常 ABS から射出成形される部品に十分な強度を備えています。

• 衝撃の強さ: 高い。高い破壊靱性を備えているため、標準の樹脂よりも落下や突然の衝撃に対する耐久性が大幅に向上します。

• 耐熱性: 中程度。 0.45 MPa で 70 °C の HDT があります。

• 次の用途に最適: ABS と同様に機能するエンクロージャ、治具、固定具、機能的なプロトタイプ。 

全体として、Tough 2000 レジンは、剛性が必要だが脆くない部品に最適です。

高温樹脂

詳細で精密なプロトタイプや、金型やインサート、熱風、ガス、流体の流れにさらされる部品、耐熱マウント、ハウジング、固定具などの高い熱安定性を必要とする最終用途の部品を印刷するには、高温樹脂を選択してください。

High Temp レジンは、Formlabs レジンの中で最も高い HDT を持っています。熱安定性を重視して設計されており、成形プロセスの熱や熱風/流体の流れに耐えることができます。

• 長所: 極めて高い耐熱性 (クラス最高)、精密なディテール。

• 短所: 非常に脆く（ガラスと同様）、時間の経過とともに湿気を吸収し、後硬化が困難です。

• 引張強さ: 中程度 (約 49 MPa)。形状を保持するのには適していますが、機械的な負荷には適していません。

• 剛性: 中～高 (2.8GPa)

• 衝撃の強さ: Very low. Parts will shatter if dropped.

• Heat resistance: 優れています。 It has an HDT of 238 °C @ 0.45 MPa, making it among the most temperature-resistant 3D printing materials. 

• Best for: Molds and inserts, parts exposed to hot air, gas, and fluid flow, as well as heat-resistant mounts, housings, and fixtures.

Overall, High Temp Resin is a specialty material used almost exclusively for applications where standard plastics would melt or deform.

Nylon 12 Powder

A 3D printed drone frame in Nylon 12 Powder is strong and lightweight. 

Nylon 12 Powder is the industry's gold standard for SLS. It offers a versatile balance of strength, stiffness, and detail, with very low moisture absorption. It is the easiest powder to print with, reliably producing parts with tight tolerances and complex geometries.

• Pros: Excellent dimensional accuracy, easy to print, balanced mechanical properties, and has a good refresh rate.

• Cons: Less ductile than Nylon 11 Powder. It is stiffer and will snap sooner if bent aggressively.

• Tensile strength: High (50 MPa). 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: すばらしい。 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: すばらしい。 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: すばらしい。 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.

• 長所: 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: すばらしい。 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.

• 短所: 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: すばらしい。 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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どの 3D プリント材料を選択すればよいかを判断するのに助けが必要ですか?当社の新しいインタラクティブな材料ウィザードは、増え続ける樹脂のライブラリから、用途や最も重視する特性に基づいて材料を適切に決定するのに役立ちます。

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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.

はい。 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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