为什么需要自己做强度测试
3D打印件的机械性能受到打印方向、层高、填充率、材料品牌、挤出温度等多重因素影响，耗材厂商提供的技术参数与实际打印出来的零件性能可能相差很大。只有通过自己动手的强度测试，才能真正了解打印件的承载能力。本教程将介绍四种最实用的测试方法，从简单到专业，帮助你系统评估打印件的强度表现。
拉伸测试：评估材料的抗拉能力
拉伸测试是最基础的力学测试，能在材料断裂前提供弹性模量、屈服强度和断裂伸长率三个关键指标。
试件标准：参考ASTM D638标准制作"狗骨头"形拉伸试件。对于FDM 3D打印，常用Type V小试件（总长约63mm，窄段宽3.2mm）。打印时建议将试件分层打印（XY方向）和立式打印（Z方向）各做一组，以便评估层间结合力（各向异性）。
无专业设备如何测试：没有电子万能试验机时，可以采用负重法：在拉伸试件下方悬挂挂重篮，逐步添加砝码直至断裂。从断裂时的总重量和试件窄段截面面积计算抗拉强度。这个方法精度有限但步骤简便，适合日常快速对比不同材料和参数。
阅读结果：将断裂时的载荷除以窄段横截面积（长×宽）得到抗拉强度值，单位为MPa。对于 PLA ，典型值为40至60MPa（XY方向）和15至25MPa（Z方向）。如果Z方向强度远低于XY方向，说明层间结合力不足，需要提高打印温度或减小层高。
冲击测试：评估材料的韧性
抗冲击能力决定了打印件在受到瞬时撞击时是否容易断裂。简支梁冲击测试是常用的冲击韧性评估方法。
简易测试方法：使用摆锤冲击装置或最简单的重物自由落体测试。制作统一尺寸的打印样条（80×10×4mm），带V形缺口的样条更能反映真实使用中的应力集中情况。将样条两端支撑，让重锤从固定高度撞击样条中间，记录是否断裂。
相对比较法：在没有定量设备的情况下，可以用标准重量的钢球从不同高度自由落体到打印平板上，记录开始出现裂纹的高度。这个高度值越大，材料的韧性越好。控制变量为高度，测试不同材料和填充参数下的耐冲击表现。
典型结果：纯PLA在冲击测试中容易脆断， PETG 的冲击韧性约为PLA的2至3倍，而 ABS 和ASA是PLA的5倍以上。添加了泡沫的轻质填充（填充密度低于20%）会显著降低冲击强度，功能件建议填充密度不低于40%。
硬度测试：评估表面抗划伤能力
硬度反映了材料抵抗表面局部变形的能力，对于滑动接触面和有耐磨需求的部件尤为重要。
邵氏硬度计是最实用的便携硬度测试工具。FDM耗材通常使用邵氏D标尺测量。将硬度计垂直压入打印件表面，等待1秒后读取数值。在打印件的上表面和侧表面分别测量5次取平均值，排除层间各向异性的影响。
三点弯曲测试：评估刚性和抗弯能力
弯曲刚度决定了打印件在承受横向载荷时的变形量。制作80×10×4mm的条状样条，放置在两个支撑点上（跨度64mm），在中心点加载直至断裂或产生明显弯曲变形。
操作要点：加载速度保持匀速，记录变形量与载荷的对应关系。弯曲模量越大，材料在受力时变形越小。PLA的弯曲模量约为3至4GPa，PETG约为2GPa，TPU的弯曲模量低至0.1GPa以下。对于需要高刚度的结构件（如支架、框架），应选择高弯曲模量的材料和较高的填充率。
填充结构的影响：三种常见填充结构在三点弯曲测试中的表现差异明显。网格填充各向同性好，但弯曲强度中等；三角填充在沿对角线方向支撑刚度最高；蜂窝填充在重量与强度比上表现最优。建议对受弯件使用蜂窝填充，填充密度不低于60%。
记录与分析：建立自己的参数数据库
每次测试后记录以下参数：材料品牌和型号、打印温度、层高、填充密度和填充图案、测试类型和结果数据。建议为每次测试拍照并存档。数据积累到一定程度后，你就可以根据性能需求反推打印参数，从根本上减少试错成本。
来源：ASTM D638标准文档、3D打印社区测试经验帖、知乎FDM打印件力学性能分析