極速搞懂3D列印線材物性表

近年來3D列印線材種類越來愈多，不只是各種不同性質的塑膠材料，就連最基本款的PLA也有各種不同的性能版本，讓人眼花撩亂不知道該怎麼選擇。若您剛好是3D列印線材選擇困難症患者，不妨參考本篇文章說明。

何謂物性表 (Technical data sheet)

3D列印的每款線材線材廠商都會提供一份技術資料表（TDS），總結產品的性能及透過各種標準測試時得到的物性資料。TDS是線材不可或缺的資料，可凸顯每個線材不同的特點及其特殊的功能同時也為終端使用者提供基本的參數設定及列印過程中調整的參考。

TDS的所有標準測試都是根據材料的特性在3D列印試樣品上的XY軸和Z軸進行不同的測試，測試均有具體的條件及和環境，為使用者提供必要的參考資訊，一般含「物理特性」、「機械特性」及「推薦列印參數」，三個主要部分。

物性表-物理特性

物理特性項目包含 1.密度、2.玻璃轉換溫度、3.維卡軟化溫度、4.熔融指數、5.熔融溫度、6.再結晶溫度。

物理特性最常參考的指標為熱性能，熱性能常用的包括玻璃轉換溫度、維卡軟化溫度。

玻璃轉換溫度 (Glass Transition temperature)

塑膠在加熱過程中會在體積、黏度、強度等上發生變化，玻璃轉換點為塑膠從「玻璃態」轉換為「黏彈態」的溫度。玻璃轉換因塑膠種類不同而異，一般在50-200度之間。玻璃轉換溫度是相態完全轉換所對應的溫度，這個溫度是塑膠製品工作溫度的上限，因此在加熱接近玻璃轉換溫度時即有可能開始變形。

維卡軟化溫度 (Vicat softening temperature)

維卡軟化測試是先將測試片固定在平台上加熱，接著使用1mm平方的針頭由上往下施以固定壓力直到試片軟化被穿透瞬間的溫度。

玻璃轉換溫度與維卡軟化溫度都可以作為材料的耐熱性指標溫度，不過玻璃轉換溫度屬於整體塑膠物性改變的上限值，維卡軟化溫度強調的是受力面積小的狀況下表面的軟化，一般情況下維卡溫度要高於玻璃轉換溫度。受力面積小如針尖的看維卡軟化溫度，受力面積較大的則看玻璃轉換溫度。

物性表-機械特性
 

機械特性是經過「拉伸」、「三點彎曲」、「夏比衝擊」等測試後得到包含 : 1.「楊氏係數」、2.「拉伸強度」、3.「斷裂伸長率」、4.「彎曲模量」、5.「彎曲強度」、6.「夏比衝擊強度」，以下針對最常用的幾個項目簡單說明。

1.楊氏係數 (Young’s modulus)

楊氏係數是測量在單軸的持續應力下的變形阻力，楊氏係數數字越大剛性越強，一般是用來用於評估列印完成後的抗變型的能力。楊氏係數越強的列印物件，越不容易因為應力而變型。

拉伸測試

2.拉伸強度 (Tensile strength)

拉伸強度是將試樣拉住左右兩端施加力量直到屈服變形（屈服應力）或斷裂時所需的最大應力。這個數值主要可以了解列印件在拉扯（乘載重量）時的抗拉能極限強度，數值越大列印物件能承受拉扯的強度越強。

3.斷裂伸長率 (Elongation at break)

斷裂伸長率測量的是初始長度與斷裂後增加的長度之間的變形比。這項數值可以了解材料在斷裂前可以承受的拉伸量。

三點彎曲測試

4.彎曲模量 (Bending modulus)

彎曲模量是依照彎曲變形中應力與應變的比率。彎曲模量與楊氏模量有相似之處，主要是了解局部彎折的耐受力。

5.彎曲強度 (Bending Strength)

彎曲強度代表物件在斷裂瞬間（屈服點）或（斷裂點）所承受的最高應力。

夏比衝擊測試

6.夏比衝擊強度 (Charpy impact strength)

夏比衝擊強度測試物件遭衝擊至斷裂所需的衝擊力或能量（kJ/m2），即所謂的韌性，與楊氏係數較大的差異是夏比衝擊是一瞬間的力。一般可用來評估物件的耐衝擊力，夏比衝擊強度越高越適合做需耐摔耐撞物件。

簡單物性比較
 

Polymaker 常見3D列印材料說明與參數一覽

• 玻璃轉換溫度：PC > ABS > PLA

若列印件有溫度需求的話建議可以嘗試PC。
 

• 楊氏係數：PLA > PC > ABS

若列印件需要有一定的剛性，建議可以選擇PLA。
 

• 拉伸強度：PC > PLA > ABS

若列印件需要能抗拉扯，建議選擇PC。
 

• 彎曲強度：PC > PLA > ABS

若列印件需要能局部抗彎曲，建議選擇PC。
 

• 夏比衝擊強度：ABS > PC > PLA

若列印件需要耐衝撞不易破裂（韌性），建議選擇ABS。

以上是簡易3D列印線材物性表的說明，當然還有許多不同種類的線材，但是主要判別的基準可以依造本篇文章的說明進行判斷。

Polymaker為全球3D列印線材領先品牌，以3D列印為基礎，開發穩定好印不堵頭的列印線材。使用最好的原料，致力於安全生產。多元的線材滿足產品或功能件開發等需求，全系列產品涵蓋所有最熱門趨勢應用，希望大家可以找到最和和需求的列印線材喔。