강성, 강도, 내열성, 인성의 차이는 무엇인가요?

안녕하세요. 우미 공작소입니다.소재를 선택할 때 자주 혼동되는 강성, 강도, 내열성, 인성에 대해 소개드립니다.

같은 소재라도 어떤 값을 기준으로 보느냐에 따라 “단단한 소재”, “잘 버티는 소재”, “열에 강한 소재”, “잘 안 깨지는 소재”가 다르게 평가될 수 있습니다.

강성은 힘을 받았을 때 얼마나 덜 휘어지는지를 뜻합니다.

① 같은 힘을 줬을 때 더 적게 휘는 소재가 강성이 높은 소재입니다.

② 보통 “빳빳하다”, “단단하다”라고 느끼는 특성과 가깝습니다.

③ 강성을 보려면 탄성률 또는 굴절탄성률 항목을 확인하는 것이 가장 적절합니다.

• 탄성률

• 인장탄성률

• 굴절탄성률

• 영률(Young’s Modulus)

• PLA-CF, PA-CF 같은 섬유 보강 소재는 강성이 높은 편입니다.

• TPU는 잘 휘어지므로 강성이 낮은 편입니다.

강도는 얼마나 큰 힘을 버티다가 부러지거나 변형되는지를 뜻합니다.

① 소재가 견딜 수 있는 최대 하중과 관련 있습니다.

② 강성이 높다고 해서 항상 강도도 높은 것은 아닙니다.

③ 단단하지만 잘 깨지는 소재도 있을 수 있습니다.

• 인장강도

• 굴절강도

• 압축강도

• 어떤 소재는 잘 안 휘지만 충격에 약할 수 있습니다.

• 어떤 소재는 조금 휘어도 잘 안 부러질 수 있습니다.

내열성은 열을 받았을 때 형태나 성능을 얼마나 유지할 수 있는지를 뜻합니다.

① 온도가 올라가도 잘 흐물해지지 않는 성질입니다.

② 3D프린터 소재에서는 열변형 온도(HDT) 를 많이 참고합니다.

③ 실제 사용 온도는 하중, 두께, 형상, 사용 환경에 따라 달라질 수 있습니다.

• 열변형 온도(HDT)

• 연화 온도

• 내열온도

• PLA는 비교적 낮은 온도에서도 변형될 수 있습니다.

• PC, PA-CF, PET-CF 계열은 더 높은 온도 환경에 유리한 편입니다.

인성은 충격을 받았을 때 깨지지 않고 버티는 성질을 뜻합니다.

① 충격이나 반복 하중에 대한 저항성과 관련 있습니다.

② 단단하지만 잘 깨지는 소재는 인성이 낮을 수 있습니다.

③ 약간 휘어지더라도 잘 안 깨지는 소재는 인성이 높은 편입니다.

• 충격강도

• 파단신율

• Toughness 관련 항목

• PLA-Tough는 일반 PLA보다 깨짐이 적도록 보강된 소재입니다.

• TPU 계열은 유연성과 충격 흡수 측면에서 인성이 좋은 방향으로 볼 수 있습니다.

• 강성 = 얼마나 안 휘는지

• 강도 = 얼마나 버티는지

즉,잘 안 휘는 소재가 꼭 가장 강한 소재는 아닙니다.

• 강도 = 최대 하중을 얼마나 버티는지

• 인성 = 충격이나 깨짐에 얼마나 강한지

즉,강한 소재가 꼭 잘 안 깨지는 소재는 아닐 수 있습니다.

• 내열성 = 열에 버티는 성질

• 난연성 = 불이 붙거나 번지는 것을 늦추는 성질

즉,난연 소재가 무조건 가장 높은 내열성을 뜻하는 것은 아닙니다.

① 같은 소재라도 제조사와 등급에 따라 물성은 달라질 수 있습니다.

② 한 가지 값만으로 소재를 선택하면 실제 사용 목적과 맞지 않을 수 있습니다.

③ 구조용 부품은 강성, 강도, 내열성을 함께 확인하는 것이 좋습니다.

④ 충격이나 반복 사용이 중요한 부품은 인성도 반드시 함께 검토해야 합니다.

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