Der ultimative Leitfaden zu den stärksten 3D-Druckmaterialien und ihrer Haltbarkeit

Stärke und Zähigkeit werden oft verwechselt. Glas (Natronkalk) ist ein starkes Material; Es hat im gehärteten Zustand nahezu die gleiche Biegefestigkeit wie Aluminium, ist dabei aber leichter und ebenso steif. Trotzdem bauen wir keine Flugzeuge aus Glas, sondern haben Redewendungen wie „Glasschloss“ und „Glaskanone“, die beide Zerbrechlichkeit suggerieren. Der Grund liegt in der Zähigkeit:Glas ist, wie die meisten Keramikmaterialien, nicht zäh. Glas ist etwa 40-mal weniger zäh als Aluminium, und dieser Mangel an Zähigkeit macht es in vielen technischen Anwendungen unpraktisch, da es innere Spannungen nicht umverteilen und Stößen und dynamischen Belastungen nicht standhalten kann.

Beim 3D-Druck tritt ein ähnliches Phänomen bei zwei der beliebtesten Filamente auf. Vielleicht hören Sie jemanden sagen:„ABS ist stärker als PLA“, aber das stimmt nicht. PLA ist deutlich fester und steifer als ABS (je nach genauem Filament etwa eineinhalb Mal). ABS ist widerstandsfähiger und es ist diese Zähigkeit, die es zu einem begehrten Konstruktionsmaterial macht. 

Aber welches ist das stärkste 3D-Druckmaterial? Was ist das härteste Material? Wenn es um den 3D-Druck geht, hängt die Bestimmung, wie stark oder robust 3D-gedruckte Teile sind, stark von der Drucktechnologie und dem gewählten Material ab, da jedes ein anderes Gleichgewicht zwischen Zugfestigkeit und Schlagfestigkeit bietet.

Dieser Leitfaden vergleicht die mechanischen Eigenschaften der gängigsten Materialien, darunter PLA, ABS, Nylon, Kohlefaserverbundwerkstoffe, technische Harze für die Stereolithographie (SLA) und selektive Lasersinterpulver (SLS), sowie die gängigsten 3D-Drucktechnologien (Fused Deposition Modeling (FDM), SLA und SLS) und andere Faktoren, die die Materialfestigkeit beeinflussen.

Festigkeit ist wichtig, wenn Sie Funktionsteile wie Werkzeuge, Vorrichtungen, Vorrichtungen oder alles, was echten Belastungen standhalten muss, drucken. Stärke kann jedoch für verschiedene Menschen unterschiedliche Bedeutungen haben. Wenn ein Teil als „stark“ beschrieben wird, kann dies bedeuten, dass es einer großen Last standhält, Stößen und Brüchen standhält oder Hitze oder Umwelteinflüssen standhält.

In der Materialwissenschaft hat „Festigkeit“ eine engere Definition:Es ist die maximale Belastung, die ein Teil aushalten kann, ohne zu brechen. „Spannung“ ist die ausgeübte Kraft dividiert durch die Querschnittsfläche des Teils, um Unterschiede in der Geometrie zu berücksichtigen. Eine weitere wichtige Eigenschaft im Zusammenhang mit der Spannungsreaktion eines Materials ist die Steifigkeit. Steifigkeit ist das Ausmaß der Dehnung oder Durchbiegung, die durch eine bestimmte Spannungseinheit verursacht wird. Festigkeit und Steifigkeit können durch Ziehen (Zugfestigkeit) oder durch Biegen (Biegefestigkeit) gemessen werden. Festigkeit und Steifigkeit wären die wichtigsten Eigenschaften für einen Lastfall, bei dem ein Teil eine schwere statische Last tragen muss, wie etwa eine Halterung. Nicht alle Lasten sind statisch und es gibt andere Eigenschaften, die die Materialleistung unter dynamischeren Lastfällen charakterisieren, wie z. B. Stöße.

Wenn wir von „Zähigkeit“ für Materialien sprechen, beschreiben wir die Fähigkeit eines Materials, Energie zu absorbieren und sich plastisch zu verformen, ohne zu brechen. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Zähigkeit zu messen. Eine Möglichkeit besteht darin, die Energie zu messen, die von einem Hammer, der von einem Pendel geschwungen wird, oder einem fallenden Gewicht absorbiert wird, was als „Schlagfestigkeit“ bezeichnet wird. Diese Messungen haben Energieeinheiten (häufig J, J/m oder J/m2), im Gegensatz zur Kraft, die in Kraft pro Fläche gemessen wird (normalerweise in Pascal oder PSI). Izod, Charpy und Gardner sind drei beliebte Arten von Aufpralltests. Die Zähigkeit kann auch auf andere Weise charakterisiert werden, beispielsweise durch Messung der Energie, die zur Ausbreitung eines Risses erforderlich ist. Robustheit ist wichtig, wenn Sie ein Teil benötigen, das extremen dynamischen Belastungen standhalten muss, wie etwa ein Schutzgehäuse.

Vor dem Vergleich von 3D-Druckmaterialien ist es wichtig herauszufinden, was die mechanischen Eigenschaften zur Messung der Festigkeit bedeuten. Im 3D-Druck ist „Festigkeit“ oft eine Abkürzung für eine Kombination der folgenden mechanischen Eigenschaften:Zugfestigkeit, Schlagfestigkeit, Biegefestigkeit, Wärmeformbeständigkeit (HDT) und Steifigkeit.

Zugfestigkeit misst den Widerstand eines Materials gegen Versagen unter Spannung. Dabei handelt es sich um die maximale Belastung, der ein Material beim Dehnen oder Ziehen standhalten kann, bevor es versagt. Stellen Sie sich vor, Sie ziehen an beiden Enden an einem Seil, bis es sich dauerhaft verformt oder reißt. Die maximal ausgehaltene Kraft dividiert durch die Querschnittsfläche ergibt die endgültige Zugfestigkeit.

• Warum es wichtig ist: Eine hohe Zugfestigkeit ist entscheidend für Teile, die hängen, statische Lasten tragen oder auseinandergezogen werden, wie z. B. Hebehaken oder Halterungen.

• Messung: Spannung (Kraft pro Fläche), normalerweise in Megapascal (MPa)

Biegefestigkeit ist die Widerstandsfähigkeit des Materials gegen Versagen unter Biegebelastung. Dies wird normalerweise mit einem Dreipunkt-Biegetest getestet, bei dem eine Probe auf zwei Pfosten gestützt und in der Mitte belastet wird. Beim Biegen erfährt eine Oberfläche Zugkräfte, wenn sie versucht, sich auseinanderzudehnen, und die gegenüberliegende Oberfläche erfährt Druckkräfte, wenn sie zusammengedrückt wird. Kunststoffe weisen typischerweise sehr gute Druckeigenschaften auf und die Biegefestigkeit ist in der Regel höher als bei reiner Zugbelastung.

• Warum es wichtig ist: Eine hohe Biegefestigkeit ist entscheidend für Teile, die Biegekräften standhalten müssen, wie z. B. Balken, Hebel, freitragende Halterungen und Rahmen.

• Messung :Spannung (Kraft pro Fläche), normalerweise in Megapascal (MPa)

Elastizitätsmodul kann die Spannung gemessen werden oder Flex. 

• Warum es wichtig ist: Ein steifer Teil (hoher Modul) behält seine Form unter Belastung, während ein flexibler Teil (niedriger Modul) sich durchbiegt oder dehnt. Bei einer Bohrlehre benötigen Sie einen hohen Modul, um sicherzustellen, dass sich die Lochposition unter Last nicht verschiebt. Bei einem Gehäuse mit Schnappverschluss benötigen Sie ein ausgewogenes Verhältnis mit genügend Flexibilität zum Einrasten, aber auch genügend Steifigkeit zum Halten. 

• Messung: Spannung pro Dehnungseinheit – Normalerweise GPa oder MPa, da die Dehnung als Verhältnis zur Anfangslänge behandelt wird. Auch wenn es dieselben Einheiten wie die Festigkeit hat, misst es die Spannung pro Prozentsatz der Dehnung – ein Material mit einem Modul von 1000 MPa benötigt 10 MPa Spannung, um sich um 1 % seiner ursprünglichen Länge zu dehnen.

Schlagfestigkeit misst die Fähigkeit eines Materials, Stöße und plötzliche Energie zu absorbieren, ohne zu brechen. Ein Material mit hoher Zugfestigkeit, aber geringer Schlagfestigkeit (wie Glas oder Standard-PLA) gilt als „spröde“. Wenn Sie ein Teil benötigen, das Stürzen oder Stößen standhält, achten Sie auf eine hohe Schlagfestigkeit. Für die Schlagfestigkeit nach Izod und Charpy können die Proben entweder „ungekerbt“ oder „gekerbt“ sein, wobei eine kleine V-förmige Kerbe in das Teil geschnitten wird. Diese Kerbe dient als Ausgangspunkt für die Rissausbreitung und macht die Prüfung deutlich anspruchsvoller.

• Warum es wichtig ist: Entscheidend für Schutzhüllen, Drohnenteile, Vorrichtungen, Vorrichtungen, Werkzeuge oder Gegenstände, die herunterfallen könnten. 

• Messung: Aufgenommene Energie dividiert durch die Dicke oder Fläche des Prüfkörpers (J/m) oder kJ/m². Für die Gardner-Schlagfestigkeit wird nur Energie angegeben.

HDT ist die Temperatur, bei der sich ein Polymer unter einer bestimmten Belastung verformt. HDT ist die bevorzugte Methode zum Vergleich der Temperatur, bei der die Belastbarkeit abnimmt. Die Glasübergangstemperatur (Tg) wird manchmal als Proxy für HDT verwendet, und obwohl dies für amorphe Thermoplaste wie ABS gut funktioniert, können Tg und HDT für halbkristalline Materialien (Nylon, PP) und Duroplaste wie SLA-Harze stark von HDT abweichen.

• Warum es wichtig ist: „Starke“ Teile nützen nichts, wenn sie sich in einem heißen Auto oder in einem Gehäuse mit Elektronik verformen. Dies ist wichtig für Teile in mechanischen Baugruppen, Maschinen oder Teile, die in heißen Umgebungen verwendet werden.

• Messung: Ausfalltemperatur in Grad Celsius (°C) bei 0,45 MPa oder 1,8 MPa Last.

Die Druckstärke hängt nicht nur vom Material ab. Ob FDM, SLA oder SLS, die Drucktechnologie bestimmt die strukturelle Integrität des Endteils. Die grundlegenden Unterschiede liegen in der Druckqualität, den Kosten und der Materialvielfalt.

FDM kann starke Teile herstellen, diese sind jedoch anisotrop und im Allgemeinen entlang der Z-Achse deutlich schwächer.

FDM-Drucker bauen Teile, indem sie geschmolzenen Kunststoff Schicht für Schicht extrudieren. Während die Bindung innerhalb einer einzelnen Schicht (X- und Y-Achse) stark ist, ist die Bindung zwischen Schichten (Z-Achse) deutlich schwächer, oft um 30 % bis 50 %.

SLA-Drucker verwenden einen Laser, um flüssiges Harz auszuhärten. Dieser chemische Prozess erzeugt bei der Bildung kovalenter Bindungen zwischen den einzelnen Schichten. Infolgedessen sind SLA-Teile isotrop:Sie weisen eine gleichmäßige Festigkeit in der X-, Y- und Z-Achse auf.

Ingenieure haben mit SLA mehr Designfreiheit als mit FDM. Sie können ein Teil für eine optimale Oberflächenbeschaffenheit oder Druckgeschwindigkeit ausrichten, ohne befürchten zu müssen, dass eine aus dem „falschen“ Winkel aufgebrachte Last zu einem Delaminierungsfehler führt. Mit fortschrittlichen technischen Harzen kann SLA mehrere FDM-Filamente in Bezug auf Zugfestigkeit und Steifigkeit übertreffen.

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SLS-Drucker verwenden einen Hochleistungslaser, um ein thermoplastisches Pulver zu sintern. Wie bei SLA entstehen beim Sinterprozess nahezu isotrope Teile. Der größte Vorteil von SLS-3D-Druckern besteht darin, dass sie zum Drucken keine Stützstrukturen benötigen.

SLS 3D-Druck bietet einige der stärksten 3D-Druckmaterialien, darunter eine Reihe von Nylonpulvern.

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SLS-3D-Drucker der Fuse-Serie sind nicht nur Drucker, sie sind ein komplettes Ökosystem zur Umwandlung von CAD-Dateien in voll funktionsfähige Endverbrauchsteile mit industriellen Thermoplasten.

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Vergleichen Sie die Materialoptionen, um das stärkste 3D-Druckmaterial für eine bestimmte Anwendung zu ermitteln. Zusätzliche Empfehlungen werden für die härtesten und hitzebeständigsten Materialien für den FDM-, SLA- und SLS-3D-Druck gegeben.

Während die Materialien in die stärksten, härtesten und hitzebeständigsten Materialien unterteilt sind, trifft Polycarbonat (PC) auf alle diese Materialien zu. 

Polycarbonat (PC) ist das stärkste verfügbare Material für Verbraucher, bevor teure Industriepolymere wie PEEK und PEKK eingesetzt werden. Es handelt sich um das gleiche Material, das auch für Panzerglas und Schutzschilde verwendet wird. Im FDM-Druck bietet es im Vergleich zu ABS und Nylon einen großen Fortschritt sowohl in der Hitzebeständigkeit als auch in der Schlagfestigkeit. Es ist ein schwierig zu bedruckendes Material und wird häufig mit anderen Materialien gemischt, um das Bedrucken zu erleichtern, was ebenfalls die Festigkeitsleistung verringert.

• Vorteile :Extreme Zähigkeit (Schlagzähigkeit), sehr hohe Hitzebeständigkeit, optische Klarheit (in bestimmten durchscheinenden Mischungen) und hohe Zugfestigkeit.

• Nachteile: Schwierig zu drucken (erfordert sehr hohe Düsentemperaturen von ca. 270–310 °C), hygroskopisch (saugt Feuchtigkeit auf) und neigt ohne beheiztes Gehäuse zu starker Verformung und Delaminierung.

• Zugfestigkeit: Hoch (60-70 MPa). Es ist stärker als Nylon und ABS und kann erhebliche Belastungen tragen.

• Steifigkeit: Mäßig (2–2,5 GPa). Ähnlich wie ABS, aber nicht so steif wie PLA.

• Schlagfestigkeit: Sehr hoch. PC ist wohl das härteste nicht flexible Filament. Es hält wiederholten schweren Hammerschlägen stand, ohne zu zerbrechen.

• Hitzebeständigkeit: Ausgezeichnet. Mit einem HDT von ~110–130 °C bleibt es in Umgebungen steif, in denen PLA und ABS weich werden würden.

• Am besten geeignet für: Hochtemperaturbeständige Funktionsteile, Automobilkomponenten (unter der Motorhaube), Elektrogehäuse und transparente, langlebige Abdeckungen.

Wenn Ihr 3D-Drucker die zum Drucken erforderliche Hitze verträgt, ist Polycarbonat insgesamt die beste Wahl für Teile, die stark und hitzebeständig sein müssen.

Kohlefaserverstärkte Filamente (CF-Nylon/CF-PETG)

Kohlefaserfilamente bestehen normalerweise aus einem Basiskunststoff (wie Nylon, PETG oder ABS), der mit gehackten oder gemahlenen Kohlefasern gefüllt ist. Diese Füllstoffe erhöhen die Steifigkeit des Materials, verbessern jedoch in der Regel die Zugfestigkeit nicht wesentlich, es sei denn, es werden längere geschnittene Fasern verwendet, die zu Düsenverstopfungen führen können. Der Zusatz von Kohlefaserfüllstoff verringert tendenziell das Verziehen von Materialien wie PC und Nylon. Wenn amorphen Materialien wie ABS, PC und PETG Füllstoffe zugesetzt werden, führt die HDT zu minimalen Verbesserungen, während die Zugabe von Füllstoffen zu Nylon zu einer HDT knapp unter der Verarbeitungstemperatur des Materials führen kann. 

• Vorteile: Extreme Steifigkeit (hohes Modul), hohe Dimensionsstabilität (beständiger gegen Verformung als das Grundmaterial), geringes Gewicht, gute Oberflächenbeschaffenheit.

• Nachteile: Abrasiv (zum Drucken ist eine Düse aus gehärtetem Stahl erforderlich), teuer und kann spröder und schwieriger zu drucken sein als das unverstärkte Basismaterial.

• Zugfestigkeit: Hoch (50-100+ MPa, je nach Basis). Bei längeren Fasern kann die Festigkeit bei höherer Belastung höher sein als bei der Basis, bei kleinen Fasern kann die Festigkeit jedoch abnehmen. 

• Steifigkeit: Extreme (3 - 6 GPa) Die Fasern verhindern, dass sich der Kunststoff ausdehnt, wodurch die Durchbiegung unter Last deutlich reduziert wird.

• Schlagfestigkeit: Mäßig bis gut. Obwohl es stark ist, bedeutet die zusätzliche Steifigkeit, dass es weniger Energie absorbiert als reines Nylon, bevor es versagt.

• Hitzebeständigkeit: Ausgezeichnet. Die Fasern tragen dazu bei, dass das Teil unter Hitze seine Form behält, wodurch die Wärmeformbeständigkeitstemperatur oft höher ist als die des Basiskunststoffs allein und 150–160 °C erreicht.

• Am besten geeignet für: Strukturteile, Drohnenrahmen, Automobilkomponenten, Vorrichtungen und Vorrichtungen, bei denen die Steifigkeit entscheidend ist.

Kohlefaserfilamente sind im Hinblick auf Steifigkeit und strukturelle Steifigkeit insgesamt die stärksten 3D-Druckerfilamente, die für FDM verfügbar sind.

PEEK (Polyetheretherketon)

PEEK gehört zur PAEK-Familie der Hochleistungsthermoplaste und gilt weithin als eines der stärksten Polymermaterialien. Es wird häufig in der Luft- und Raumfahrt sowie bei medizinischen Implantaten verwendet und dient als legitimer leichter Ersatz für Metall.

• Vorteile: Extreme chemische Beständigkeit, biokompatibel (sicher für Implantate), hervorragendes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht und feuerbeständig

• Nachteile: Extrem teuer (oft Hunderte von Dollar pro kg), erfordert spezielle Industriedrucker (Düsentemperaturen ~400 °C oder mehr, Kammertemperaturen ~100 °C oder mehr) und schwierig zu verarbeiten.

• Zugfestigkeit: Extrem (90-100 MPa). PEEK erreicht annähernd die Festigkeit einiger Aluminiumlegierungen und ist dabei deutlich leichter.

• Steifigkeit: Sehr hoch (3,5–4,5 GPa) PEEK ist eines der steifsten ungefüllten Polymere.

• Schlagfestigkeit: Hoch. Es ist unglaublich robust und beständig gegen Ermüdung und Spannungsrisse.

• Hitzebeständigkeit: Überlegen. Es hält einem Dauereinsatz bei Temperaturen von bis zu 260 °C stand (sofern geglüht) und eignet sich daher für Motorteile und Ventile in der Luft- und Raumfahrt.

• Am besten geeignet für: Metallersatz, Luft- und Raumfahrtkomponenten, medizinische Implantate und Ausrüstung für die chemische Verarbeitung

Alles in allem handelt es sich bei PEEK um einen Hochleistungswerkstoff für die Industrietechnik.

PEKK (Polyetherketonketon)

PEKK ist ein enger Verwandter von PEEK, wird aber im 3D-Druck oft bevorzugt, da es etwas einfacher zu verarbeiten ist. Seine molekulare Struktur ermöglicht eine langsamere Kristallisationsrate, wodurch die inneren Spannungen reduziert werden, die während des Druckvorgangs zu Verwerfungen führen.

• Vorteile: Geringerer Druckverzug als PEEK, ausgezeichnete Schichthaftung, extreme Chemikalien- und Hitzebeständigkeit, geringe Ausgasung (entscheidend für Raumfahrtanwendungen).

• Nachteile :Extrem teuer, erfordert Hochtemperatur-Industriehardware, erfordert Glühen (Einbrennen), um die vollen thermischen Eigenschaften freizusetzen.

• Zugfestigkeit: Sehr hoch (80-93 MPa). Obwohl die Rohspannung manchmal etwas geringer ist als die von PEEK, weist es oft eine bessere Druckfestigkeit auf.

• Steifigkeit: Hoch (2,5–4 GPa), etwas weniger steif als PEEK, aber immer noch steifer als die meisten ungefüllten Polymere.

• Schlagfestigkeit: Hoch. Wie PEEK ist es langlebig und robust und eignet sich für raue Umgebungen.

• Hitzebeständigkeit: Überlegen. Ähnlich wie PEEK verträgt es Temperaturen weit über 150 °C und nach dem Glühen bis zu ~250 °C oder mehr.

• Am besten geeignet für: Luft- und Raumfahrtteile (aufgrund der geringen Ausgasung), Öl- und Gaskomponenten sowie Strukturteile, bei denen sich PEEK zu stark verzieht. 

Bei der Herstellung von Teilen, die sich verziehen könnten, ist PEKK oft die stärkste und zuverlässigste Alternative zu PEEK.

PLA (Polymilchsäure)

PLA ist das Standardmaterial für die meisten FDM-Drucker. Es lässt sich leicht drucken und erzeugt steife Teile mit guten Details, aber insgesamt geringer Haltbarkeit.

Es hat eine mittlere bis hohe Zugfestigkeit (50–60 MPa), oft höher als ABS oder PETG. Allerdings täuscht diese Stärke, denn PLA ist extrem spröde.

• Vorteile: Hohe Steifigkeit, einfach zu drucken, erschwinglich.

• Nachteile: Sehr geringe Schlagfestigkeit, geringe Hitzebeständigkeit (verformt sich bei ca. 50 °C), biologisch abbaubar (kann sich bei UV/Feuchtigkeit abbauen).

• Stärke: Die maximale Zugfestigkeit ist hoch (53 MPa). 

• Steifigkeit: Hohe (2,5–3,5 GPa) PLA ist sehr steif und verformt sich unter Last weniger als ABS oder PETG. 

• Zähigkeit:  Die Schlagzähigkeit ist mit einem Kerb-Izod-Wert von 16 J/m sehr gering. PLA ist spröde; es zerbricht, anstatt sich zu verbiegen, wenn es getroffen wird.

• Hitzebeständigkeit: Niedrig. PLA erweicht bei ca. 55–60 °C und ist somit für Hochtemperaturanwendungen unbrauchbar. PLA kann oft ähnlich wie PEKK und PEEK getempert werden, um die thermischen Eigenschaften zu verbessern, indem eine zusätzliche Polymerkristallisation ermöglicht wird. PLA, das auf diese Weise wärmebehandelt wurde, hat eine Temperaturbeständigkeit von etwa 110 °C bis 130 °C.

• Am besten geeignet für: Ästhetische Modelle, nicht tragende Prototypen, schnelle „Look-like“-Modelle.

Insgesamt ist PLA gut für starre, statische Objekte (wie einen Stifthalter), aber zu spröde für starke, funktionale mechanische Teile.

PETG  (Polyethylenterephthalat, glykolmodifiziert)

PETG ist eine modifizierte Version des üblichen PET-Materials, das zur Herstellung von Wasserflaschen und Lebensmittelverpackungen verwendet wird und den Recyclingcode „1“ trägt. Bei PETG wurde das Polymergerüst modifiziert, um die Verarbeitbarkeit zu verbessern, wodurch es für Anwendungen wie Spritzguss und 3D-Druck geeignet ist.

PETG ist eines der am häufigsten verwendeten 3D-Druckfilamente. 

• Vorteile: Robuster als PLA und gleichzeitig viel einfacher zu drucken als ABS oder Nylon.

• Nachteile: Auf den Drucken können „Stringing“-Artefakte auftreten. 

• Zugfestigkeit: Hoch – (45-55 MPa) Nahe dem von PLA.

• Steifigkeit: Mäßig – Hoch  (2,0–3,0 GPa) Steifer als ABS und fast so steif wie PLA.

• Schlagfestigkeit: Niedrig bis mäßig; typischerweise höher als PLA, aber niedriger als ABS.

• Hitzebeständigkeit :Niedrig. Typischerweise ~70 °C

PETG bietet eine Allzweckoption, die hinsichtlich Schlag- und Temperaturverhalten zwischen PLA und ABS liegt. 

ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol)

ABS ist der Industriestandard für spritzgegossene Konsumgüter (wie LEGO®-Steine). Im 3D-Druck bietet es ein ausgewogenes Festigkeitsprofil. Es hat eine geringere Zugfestigkeit als PLA (~34-36 MPa), aber eine deutlich höhere Schlagfestigkeit und Duktilität.

• Vorteile: Ergiebig bis zum Bruch (duktil), temperaturbeständig bis ~85 °C, glättbar mit Aceton.

• Nachteile: Neigt beim Drucken zum Verziehen, gibt krebserregende Dämpfe ab und verringert die Zugfestigkeit.

• Zugfestigkeit :Geringer als PLA, aber ausreichend für viele Kunststoffteile.

• Steifigkeit: Mäßig. 

• Schlagfestigkeit: Mäßig. ABS hält Stößen besser stand als PLA, weist jedoch tendenziell eine schlechte Schichthaftung auf, was zu leichteren Brüchen in Z-Richtung führt.

• Hitzebeständigkeit: Mäßig. Es hält Temperaturen bis zu ~85–95 °C stand.

• Am besten geeignet für: Langlebige Konsumgüter, Gehäuse, Teile, die Hitzebeständigkeit erfordern.

ABS ist eine häufige Antwort auf die Frage, welches das stärkste 3D-Drucker-Filament für den allgemeinen Gebrauch ist, da es eine zuverlässige Wahl für Funktionsteile ist, die einen Sturz oder eine heiße Umgebung überstehen müssen. Allerdings gibt es Dämpfe ab und es kann schwierig sein, auf preisgünstigen Geräten zuverlässig zu drucken.

Nylon (Polyamid)

Nylon (Polyamid) gilt allgemein als einer der härtesten Thermoplaste. Im Gegensatz zu PLA (steif) oder ABS (duktil) bietet Nylon eine einzigartige Kombination aus Festigkeit, Flexibilität und Verschleißfestigkeit.

Nylon ist das Material der Wahl für Funktionsteile, die wiederholter mechanischer Beanspruchung, Reibung oder Ermüdung standhalten müssen, ohne zu reißen. Es ist selbstschmierend und daher ideal für Zahnräder und bewegliche Teile. Die Nyloneigenschaften variieren je nach Sorte erheblich und viele Filamente sind Mischungen aus verschiedenen Nylons wie PA6, PA12 und PA11.

• Vorteile: Hohe Schlagfestigkeit, niedriger Reibungskoeffizient, ausgezeichnete chemische Beständigkeit und hohe Ermüdungsbeständigkeit.

• Nachteile :Stark hygroskopisch (nimmt schnell Feuchtigkeit aus der Luft auf, wodurch Drucke ruiniert werden), neigt zum Verziehen und erfordert hohe Drucktemperaturen. Nylonfilamente werden häufig mit Kohlefaser gefüllt, um die Schrumpfung zu verringern und das Material leichter bedruckbar zu machen.

• Zugfestigkeit: Hoch (40-80 MPa). Dies variiert stark je nach Qualität und Feuchtigkeitskonditionierung. Trockenes Nylon ist stärker und steifer, aber der Feuchtigkeitsgehalt „weicht“ oder macht das Material weich.

• Steifigkeit: Mäßig bis niedrig (1,5–2,0 GPa). Normalerweise weniger steif als ABS

• Schlagfestigkeit :Gut. Nylon kann je nach Qualität und Feuchtigkeitsgehalt des Endteils härter als ABS sein.

• Hitzebeständigkeit: Sehr gut. Abhängig von der spezifischen Mischung (PA6, PA12) hält es im Allgemeinen Temperaturen bis zu 120 °C oder mehr stand.

• Am besten geeignet für: Zahnräder, Lager, bewegliche Scharniere, Schnappverschlüsse und Werkzeuggriffe.

Nylon ist eine gute Wahl für langlebige, schlagfeste Teile, die eine gewisse Flexibilität erfordern. Auf die Frage, welches das stärkste 3D-Drucker-Filament für funktionelle Zahnräder und Scharniere ist, lautet die Antwort meist Nylon.

Gehackte oder gemahlene Glas- und Kohlefasern werden dem Filament zugesetzt, um die Temperaturbeständigkeit und Steifigkeit zu erhöhen. Polyetherimid (PEI) ist ein solches Material, das in diese Kategorie fällt. PEI-Filament, allgemein bekannt als Ultem® (ein Markenname), ist für seine Hitzebeständigkeit, Festigkeit und chemische Stabilität bekannt.

Starres 10K-Harz

Rigid 10K Resin ist das steifste Material im Formlabs-Portfolio. Dieses Material ist auch eines der hitzebeständigsten. Es ist glasgefüllt und so konzipiert, dass es die Eigenschaften glasfaserverstärkter Thermoplaste simuliert. „10K“ bezieht sich auf einen Zugmodul von über 10.000 MPa. Es fühlt sich an wie Keramik oder Stein in der Hand.

• Vorteile: Extreme Steifigkeit, glatte, matte Oberfläche, hohe Maßhaltigkeit, hitzebeständig.

• Nachteile: Sehr spröde. Wie Keramik zerbricht es, wenn es fallen gelassen oder gebogen wird.

• Zugfestigkeit: Sehr hoch (88 MPa). Eines der stärksten Formlabs-Materialien.

• Steifigkeit: Extrem (10 GPa). Es widersteht Verformungen unter Belastung besser als fast jedes andere Harz. Steifer als die meisten Filamente und Pulver – sogar solche mit Kohlefaserfüllern.

• Schlagfestigkeit: Sehr niedrig. Es hat fast keine Duktilität.

• Hitzebeständigkeit: Extrem. Es hält starken Belastungen bei hohen Temperaturen stand (HDT ~238 °C).

• Am besten geeignet für: Spritzgussformen, aerodynamische Testmodelle sowie hitzebeständige Industrieteile und Schweißvorrichtungen.

Insgesamt ist Rigid 10K Resin die beste Wahl für Teile, die sich nicht verbiegen oder verbiegen dürfen, wie Formen, Vorrichtungen und Matrizen.

Rigid 4000 Resin 

Rigid 4000 Resin ist ein glasgefülltes Harz mit einem Modul von 4000 MPa, niedriger als Rigid 10K Resin. Es ähnelt PEEK (Polyetheretherketon) in Festigkeit und Steifigkeit. Es bietet eine hohe Steifigkeit und behält gleichzeitig mehr Haltbarkeit und Zähigkeit als das keramikähnliche Rigid 10K Resin.

• Vorteile: Steif und stark, polierte Oberfläche, höhere Schlagfestigkeit als Rigid 10K Resin.

• Nachteile: Im Vergleich zur Tough Resin-Familie immer noch spröde, wirkt sich mit der Zeit abrasiv auf Drucktanks aus.

• Zugfestigkeit: Hoch (69 MPa). Es handelt sich um einen starken Strukturkunststoff.

• Schlagfestigkeit: Niedrig. Es ist spröde, bricht aber weniger leicht als starres 10K-Harz.

• Hitzebeständigkeit: Mäßig. HDT beträgt ungefähr 77 °C bei 0,45 MPa.

• Am besten geeignet für: Dünne Wände, Halterungen, Halterungen, Vorrichtungen und Vorrichtungen, die Steifigkeit erfordern, aber möglicherweise geringfügigen Vibrationen ausgesetzt sind. 

Insgesamt handelt es sich bei Rigid 4000 Resin um ein starres Allzweckmaterial, das einen Kompromiss zwischen der extremen Steifigkeit von Rigid 10K Resin und der Haltbarkeit von Allzweckharzen bietet.

Allzweckharze 

Allzweckharze sind vielseitige Materialien mit einem breiten Anwendungsspektrum, einschließlich Form- und Passprototyping, Modellen und Requisiten, 3D-gedruckten Mastern oder Formen und mehr. 

Allzweckharze (einschließlich, aber nicht beschränkt auf Farbharz, schwarzes Harz, graues Harz, klares Harz und weißes Harz) sind vielseitige Harze, die steif und fest sind und je nach Farbe und Nachhärtungsprotokoll einen Modul von etwa 2600 MPa haben. 

• Vorteile: Erhältlich in einer Vielzahl von Farben, schneller Druck, gute feine Eigenschaften, weniger spröde als PLA-Filamente und hinsichtlich der Zähigkeit mit PETG vergleichbar, aber vollständig anisotrop mit besseren Eigenschaften in Z-Richtung.

• Nachteile: Nicht so stark oder steif wie die gefüllten Harze, aber nicht so zäh wie die Tough Resin-Familie oder zähe Thermoplaste wie ABS. Teurer als Allzweckfilamente.

• Zugfestigkeit: Hoch (~62 MPa)

• Steifigkeit: Mäßig – Hoch (2600 MPa)

• Schlagfestigkeit: Mäßig. Der Notched Izod von 32 J/m ist höher als bei Rigid 4000 Resin. 

• Hitzebeständigkeit: Niedrig. HDT beträgt ungefähr 71 °C bei 0,45 MPa.

• Am besten geeignet für: Form- und Pass-Prototyping, präsentationsfertige Modelle, Vorrichtungen und Vorrichtungen.

Tough 1000 Resin

Tough 1000 Resin ist das biegsamste und schlagfestste der Tough Resin-Familie. Es ist so formuliert, dass es eine vergleichbare Zähigkeit wie hochdichtes Polyethylen (HDPE) oder Delrin (POM) aufweist. Es bietet einen niedrigen Modul (Steifigkeit) von ~1000 MPa, was es unglaublich robust und verschleißfest macht. Wie die anderen Harze der Tough Resin-Familie ist Tough 1000 Resin nach seinem Modul benannt. 

• Vorteile: Extreme Schlagfestigkeit (höchste in der Tough Resin-Familie), hohe Dehnung (180 %), hervorragende Verschleißfestigkeit und eine glatte, reibungsarme Oberfläche.

• Nachteile: Sehr flexibel (nicht für starre Strukturteile geeignet), geringere Hitzebeständigkeit.

• Zugfestigkeit: Niedrig (26,3 MPa). Es gibt nach und dehnt sich, anstatt einer schweren statischen Belastung standzuhalten.

• Steifigkeit: Niedrig. Eines der biegsamsten nichtelastomeren Materialien im Formlabs-Portfolio.

• Schlagfestigkeit: Extrem. Mit einem gekerbten Izod von 72 J/m konkurriert es mit industriellen Thermoplasten und ist mit seiner hohen Brucharbeit wohl das Harz, das am schwersten zu zerbrechen ist.

• Hitzebeständigkeit: Niedrig. HDT beträgt ungefähr 55 °C bei 0,45 MPa.

• Am besten geeignet für: Schlagfeste Vorrichtungen, zusammendrückbare Prototypen, reibungsarme Baugruppen (wie Zahnräder und Kugelgelenke). 

Insgesamt ist Tough 1000 Resin das beste Harz für langlebige Teile, die hohen Stürzen standhalten können.

Tough 1500 Resin

Tough 1500 Resin ist ein elastisches Material mit einer Festigkeit, Steifigkeit und Zähigkeit, die mit Polypropylen (PP) vergleichbar ist und eine außergewöhnliche Widerstandsfähigkeit gegen Brüche, Stöße und Splitter bietet. Es verfügt über ein hervorragendes Gleichgewicht zwischen Steifigkeit und Duktilität.

• Vorteile: Es liegt zwischen Tough 1000 Resin und Tough 2000 Resin und vereint hohe Zähigkeit, Festigkeit und Steifheit und ist auch bei kurzfristigem Hautkontakt sicher.

• Nachteile: Geringere Zugfestigkeit als Tough 2000 Resin, jedoch nicht so zäh und schlagfest wie Tough 1000 Resin. 

• Zugfestigkeit: Mäßig (34 MPa). Es ist weniger widerstandsfähig gegen Zugkräfte als Tough 2000 Resin, aber duktiler.

• Steifigkeit: Niedrig bis mäßig (1,5 GPa). Obwohl es steifer als Tough 1000 Resin ist, liegt es am nachgiebigeren Ende des Spektrums und vergleichbar mit einigen Nylonmaterialien.

• Schlagfestigkeit: Sehr hoch. Dank der hohen Gardner-Schlagfestigkeit und Brucharbeit absorbiert es Energie außergewöhnlich gut, ohne zu zerbrechen.

• Hitzebeständigkeit: Niedrig bis mäßig. HDT liegt bei etwa 66 °C bei 0,45 MPa.

• Am besten geeignet für: Riegel, Biegeelemente, Dämpfer, Verschlüsse und Schnallen, selbstschneidende Schraubenvorsprünge und Scharniere. 

Insgesamt eignet sich Tough 1500 Resin am besten für Teile, die eine Kombination aus Steifigkeit und Duktilität benötigen.

Tough 2000 Resin

Tough 2000 Resin ist das stärkste und steifste Material in der Tough Resin-Familie von Formlabs. Es wurde so formuliert, dass es mit den Eigenschaften von spritzgegossenem ABS-Kunststoff mithalten kann, und ist das Harz der Wahl für die funktionale Prototypenerstellung, wenn Sie ein Teil benötigen, das stabil ist und seine Form beibehält, aber unter Belastung nicht zerbricht, und das stark genug für funktionale Vorrichtungen und Vorrichtungen ist.

• Vorteile: Hervorragendes Gleichgewicht zwischen Steifigkeit und Flexibilität, widersteht zyklischer Belastung (Ermüdung), ähnliche Eigenschaften wie spritzgegossenes ABS.

• Nachteile:  Weniger robust als Tough 1000 Resin und Tough 1500 Resin.

• Zugfestigkeit: Mäßig (40,4 MPa). Es ist stark genug für funktionale Vorrichtungen, Vorrichtungen und mechanische Anschlüsse sowie Teile, die typischerweise aus ABS spritzgegossen werden.

• Schlagfestigkeit: Hoch. Es bietet eine hohe Bruchzähigkeit, wodurch es Stürzen und plötzlichen Stößen deutlich besser standhält als Standardharze.

• Hitzebeständigkeit: Mäßig. Es hat einen HDT von 70 °C bei 0,45 MPa.

• Am besten geeignet für: Gehäuse, Vorrichtungen und Vorrichtungen sowie funktionale Prototypen, die wie ABS funktionieren. 

Insgesamt ist Tough 2000 Resin ideal für Teile, die steif, aber nicht spröde sein müssen.

Hochtemperaturharz

Wählen Sie High Temp Resin, um detaillierte, präzise Prototypen und Endverbrauchsteile zu drucken, die eine hohe thermische Stabilität erfordern, wie Formen und Einsätze, Teile, die heißen Luft-, Gas- und Flüssigkeitsströmen ausgesetzt sind, sowie hitzebeständige Halterungen, Gehäuse und Vorrichtungen.

High Temp Resin hat die höchste HDT aller Formlabs-Harze. Es ist speziell auf thermische Stabilität ausgelegt, sodass es der Hitze von Formprozessen oder Heißluft-/Flüssigkeitsströmen standhalten kann.

• Vorteile: Extreme Hitzebeständigkeit (höchste ihrer Klasse), präzise Details.

• Nachteile: Sehr spröde (ähnlich wie Glas), nimmt mit der Zeit Feuchtigkeit auf und lässt sich nur schwer nachhärten.

• Zugfestigkeit: Mäßig (~49 MPa). Good for holding shapes, but not for mechanical loading.

• Stiffness: Moderate to high (2.8GPa) 

• Impact strength: Very low. Parts will shatter if dropped.

• Heat resistance: Superior. 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: Ausgezeichnet. 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: Ausgezeichnet. 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: Ausgezeichnet. 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.

• Vorteile: 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: Ausgezeichnet. 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.

• Nachteile: 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: Ausgezeichnet. 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.

Interactive

Need some help figuring out which 3D printing material you should choose? Our new interactive material wizard helps you make the right material decisions based on your application and the properties you care the most about from our growing library of resins.

Recommend Me a Material

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.

Interactive

Try our interactive ROI tool to see how much time and cost you can save when 3D printing on Formlabs 3D printers.

Calculate Your Savings

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.

Ja. 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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