ABS 與 ABS-ESD：主要差異及如何選擇合適材料
2 分鐘
- 前言
- 甚麼是 ABS 3D 列印材料？
- ABS 與 ABS-ESD 有甚麼分別？
- 機械性能有甚麼差異？
- 應該選擇哪種 ABS 3D 列印材料？
- 應該使用桌面級還是工業級 3D 列印？
- JLC3DP 工程洞察：3 個常見選材錯誤
- ABS 3D 列印材料常見問題
前言
對於大多數一般工程零件而言，標準 ABS 是最佳選擇。只有當應用需要防止靜電放電（ESD）時，例如 PCB 治具、SMT 組裝治具或半導體工具，才應選擇 ABS-ESD。
從規格表來看，標準 ABS 與 ABS-ESD 十分相似。兩者的列印方式相同，在 JLC3DP 的價格也相若，而且製成零件的表面質感相近。真正重要的差異肉眼看不見：其中一種會在各個表面累積靜電，另一種則會將靜電耗散。對電子製造而言，這項看不見的差異正是 ABS-ESD 存在的全部意義。
- 工業級 ABS 與 ABS-ESD 列印，價格由 $3 起
- 原型及小批量生產最快可於 72 小時內開始製造。
本指南將說明正確選材所需的 ABS 比較重點：標準 ABS 與 ABS-ESD 塑膠有何分別、各自適合甚麼情況，以及工程師為應用選錯材料時常犯的錯誤。
甚麼是 ABS 3D 列印材料？
ABS 3D 列印材料是一種工程熱塑性塑膠，憑藉其韌性、耐熱性，以及在機械負載下的尺寸穩定性，廣泛用於功能原型及量產零件。在工業級 FDM 3D 列印中，ABS 線材備有多種配方，以配合不同的應用需求：標準 ABS 適合一般工程用途；ABS-ESD 則適合對靜電敏感的環境，在這類環境中，靜電耗散 ABS 是功能要求，而非個人偏好。
進行 ABS 材料比較時，首先要明白 ABS-ESD 塑膠並非標準 ABS 的高階升級版，而是針對特定需求設計的專用變體。兩者之間的選擇取決於應用，而非品質高低。
| 材料 | 主要特點 | 典型應用 |
|---|---|---|
| 標準 ABS | 耐用、堅韌、耐熱 | 功能原型、汽車零件、家電零件 |
| ABS-ESD | 永久靜電耗散 | PCB 治具、電子設備外殼、半導體工具 |
ABS 與 ABS-ESD 有甚麼分別？
在任何 ABS 與 ABS-ESD 的比較中，最主要的差異都是靜電防護。標準 ABS 是電絕緣體，電荷會累積在其表面，並一直停留至放電事件將其釋放。ABS-ESD 塑膠含有碳基導電添加劑，使材料的表面電阻率達到 106 至 109 Ω/□。因此，它是一種能主動將電荷從表面導走、而非留住電荷的靜電耗散 ABS。
在實際評估 ABS 與 ABS-ESD 時，亦應留意成形尺寸的差異。JLC3DP 的標準 ABS 支援遠大於 ABS-ESD 塑膠的成形尺寸；如果零件超過 250 × 250 × 250 mm，無論其他要求如何，標準 ABS 都可能是唯一選擇。因此，請在選材前先按這項限制設計零件。
| 特性 | ABS | ABS-ESD |
|---|---|---|
| 靜電防護 | 無 | 永久內建 |
| 典型應用 | 功能性工程零件 | 電子及半導體製造 |
| 成形尺寸（JLC3DP） | 最大 580 × 480 × 480 mm | 最大 250 × 250 × 250 mm |
| 表面處理 | 支撐結構 | 支撐結構 |
| 最適合 | 一般工程零件 | ESD 敏感零件及治具 |
機械性能有甚麼差異？
JLC3DP 的 ABS 機械性能比較揭示了一項令許多工程師首次比較 ABS 材料時感到意外的結果：ABS-ESD 塑膠的抗拉強度及剛度優於標準工業級 ABS 塑膠，而標準 ABS 的抗衝擊性及耐熱性則優於 ABS-ESD。
這並非其中一種材料在所有方面都勝出的情況。ABS-ESD 塑膠具有較高的抗拉強度（38 MPa 對 28.8 MPa）及明顯較高的彎曲模數（2500 MPa 對 1530 MPa），因此拉伸強度與剛度更高。標準 ABS 則可在較高的持續溫度下保持形狀而不變形。
| 性能 | ABS | ABS-ESD | 較佳選擇 |
|---|---|---|---|
| 抗拉強度 | 28.8 MPa | 38 MPa | ABS-ESD |
| 彎曲強度 | 65.5 MPa | 55 MPa | ABS |
| 彎曲模數 | 1530 MPa | 2500 MPa | ABS-ESD |
| 熱變形溫度 | 98°C | 78°C | ABS |
| ESD 防護 | 無 | 永久 | ABS-ESD |
這對 ABS 與 ABS-ESD 的選擇有何意義？如果零件需要承受跌落及碰撞，標準工業級 ABS 塑膠較具優勢。如果負載下的尺寸剛性比抗衝擊韌性更重要，ABS-ESD 塑膠較高的彎曲模數便是優點。若零件在電子製造環境中使用，則無論機械性能如何取捨，ESD 防護要求都會決定選材。
ABS-ESD 並非標準 ABS 的直接升級版。它是一種工程材料，在提供永久靜電防護的同時，亦具備適合電子製造環境的機械性能；這與它在每項性能上都優於標準 ABS 是兩回事。
關鍵重點
JLC3DP 提供ABS 3D 列印材料及ABS-ESD 塑膠，兩者的起步價相若。選材應以應用要求而非成本為依據；這樣的產品定位讓工程師可按零件的實際需求作出選擇，不會因價差而作出錯誤決定。取得免費報價。
應該選擇哪種 ABS 3D 列印材料？
應用選擇表
| 以下情況選擇 ABS | 以下情況選擇 ABS-ESD |
|---|---|
| 重視抗衝擊性 | 需要 ESD 防護 |
| 大型零件 | PCB 治具 |
| 汽車支架 | 電子製造 |
| 需要較高耐熱性 | 靜電管制區域 |
選材決策流程
零件是否需要 ESD 防護？
是：選擇 ABS-ESD 塑膠
是否需要較大的成形尺寸（>250 mm）？
是：選擇標準 ABS
是否為一般工程或結構零件？
是：選擇標準 ABS
實際應用示例
對於 PCB 治具及半導體工具，ABS 與 ABS-ESD 的比較很快便有答案：在靜電放電可能損壞元件的環境中，標準 ABS 並非可行選項。在這類應用中使用工業級 ABS 塑膠會帶來實際風險，可能造成現場故障、返工成本，以及元件雖通過初步測試、卻在使用期間失效等問題。
對於汽車支架、消費產品原型及一般結構零件，標準 ABS 3D 列印材料足以應付應用需求，同時不受 ABS-ESD 塑膠成形尺寸較小及抗衝擊性較低的限制。
| 應用 | 建議材料 |
|---|---|
| 功能原型 | ABS |
| 消費產品原型 | ABS |
| 汽車支架 | ABS |
| 家電零件 | ABS |
| PCB 治具 | ABS-ESD |
| SMT 組裝治具 | ABS-ESD |
| 電子設備外殼 | ABS-ESD |
| 半導體治具 | ABS-ESD |
| 自動化工具（ESD 環境） | ABS-ESD |
在量產零件、電子設備外殼及部分自動化工具等兩種材料都可使用的應用中，便需要作完整的 ABS 材料比較。這時，應確認操作環境是否被列為 ESD 管制區域；如果是，防 ESD ABS 就是正確規格。
只要應用清晰，ABS 的比較其實非常簡單。會接觸靜電敏感電子元件或在其附近運作的零件，需要使用防 ESD ABS；其餘零件則無此需要。令選擇變得複雜的情況，是工程師把 ABS-ESD 視為全面升級，認為靜電耗散功能是額外優點，因而在標準 ABS 表現更佳的應用中仍使用靜電耗散 ABS。事實並非如此；每種材料都是針對其特定用途而優化。
應該使用桌面級還是工業級 3D 列印？
對於重視速度與成本多於零件品質及一致性的早期 ABS 3D 列印原型，桌面級 FDM 列印已可應付。然而，若功能零件必須可靠運作，尤其是用於電子製造的防 ESD ABS 零件，工業級 FDM 列印所提供的效果，是桌面級打印機難以穩定達到的。
對 ABS-ESD 塑膠而言，一致性差距尤其重要。靜電耗散 ABS 中碳添加劑的分散狀況會影響電阻率；混合或列印不均，會令零件不同表面及不同批次之間的 ESD 性能出現差異。採用受控製程參數的工業級 ABS 3D 列印，可生產電阻率一致的 ABS-ESD 零件，而桌面級列印則難以作出同等保證。
| 桌面級列印 | JLC3DP 工業級列印 |
|---|---|
| 不同列印批次的品質不一 | 一致且受控的製造流程 |
| 品質控制有限 | 每張訂單均經工程驗證 |
| 需要自備打印機及設定 | 專業服務，毋須投資設備 |
| 材料品質因供應商而異 | 工程級 ABS 及 ABS-ESD 塑膠 |
| ABS-ESD 沒有電阻率驗證 | 製程控制的 ESD 性能 |
無論您需要標準 ABS 製作耐用的功能原型，還是需要 ABS-ESD 塑膠應付對靜電敏感的應用，JLC3DP 均可提供採用工程級材料的工業級 FDM 製造服務，交期快捷，並支援由原型至小批量生產的需求。
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JLC3DP 工程洞察：3 個常見選材錯誤
以下建議源自 JLC3DP 工程團隊在生產準備期間經常處理的設計審核及選材問題。
1把 ABS-ESD 視為 ABS 的升級版
- ABS-ESD 是為靜電控制而設計，而非用於提升一般性能。如果應用不需要 ESD 防護，標準 ABS 通常是更合適的選擇。
2設計時忽略成形尺寸
- 外殼設計有時會超出 ABS-ESD 可用的成形尺寸。在設計初期確認材料特定的成形限制，可避免在後續製造過程中重新設計或拆分零件。
3只比較抗拉強度
- 選材往往只以抗拉強度為依據，但抗衝擊性、操作環境及 ESD 要求同樣重要。全面審視各項性能要求，才能作出更合適的材料選擇。
ABS 3D 列印材料常見問題
問：ABS 與 ABS-ESD 有甚麼分別？
標準 ABS 是一種絕緣聚合物，會在表面累積靜電。ABS-ESD 塑膠含有碳添加劑，使其成為表面電阻率介乎 106 至 109 Ω/□ 的靜電耗散 ABS。ABS 與 ABS-ESD 的根本差異在於靜電控制；兩種材料的加工特性相近，但服務於不同的應用類別。
問：ABS 本身是否具備 ESD 安全性？
不是。標準工業級 ABS 塑膠是表面電阻率高於 1012 Ω/□ 的電絕緣體，與防 ESD 材料正好相反。未經 ESD 改性的 ABS 3D 列印材料會累積靜電，不適合電子製造環境。只有 ABS-ESD 塑膠配方可提供 ESD 防護。
問：ABS-ESD 的機械性能是否優於 ABS？
這取決於所比較的性能。ABS-ESD 塑膠具有較高的抗拉強度（38 MPa 對 28.8 MPa）及彎曲模數（2500 MPa 對 1530 MPa），標準 ABS 則有較高的熱變形溫度。在所有機械性能的完整 ABS 比較中，沒有任何一種材料全面勝出。
問：甚麼時候應該選擇 ABS-ESD？
當零件會接觸對靜電放電敏感的電子元件，或在其附近運作時，例如 PCB 治具、SMT 組裝治具、半導體工具，以及 ESD 管制環境中的電子設備外殼，便應選擇 ABS-ESD 塑膠。如果應用不涉及靜電敏感電子元件，標準 ABS 3D 列印材料通常是更佳選擇。
問：ABS-ESD 是否比標準 ABS 昂貴？
在 JLC3DP，ABS 與 ABS-ESD 塑膠的起步價相若。因此，成本並非 ABS 材料比較中有意義的差異；請按應用要求而非材料價格作出選擇。
問：ABS-ESD 可以取代標準 ABS 嗎？
不能全面取代。ABS-ESD 塑膠的最大成形尺寸較小，抗衝擊性及熱變形溫度亦低於標準工業級 ABS 塑膠。它適合 ESD 應用，卻不適合取代標準 ABS 用於高衝擊或高溫環境。
問：哪種材料較適合 PCB 治具？
毫無疑問是 ABS-ESD 塑膠。標準 ABS 3D 列印材料是會累積靜電的絕緣體；用它製作 PCB 治具，會令所處理的元件承受 ESD 風險。任何接觸靜電敏感電子元件的治具都必須使用防 ESD ABS。
問：ABS-ESD 適合戶外使用嗎？
ABS-ESD 塑膠與標準 ABS 3D 列印材料一樣，抗紫外線能力有限；如沒有保護塗層，兩者都不適合長時間暴露於戶外。戶外應用應評估其他替代材料。此外，ABS-ESD 不建議長時間用於高溫環境，這亦可能包括炎熱氣候下的部分戶外應用。
結論：ABS 與 ABS-ESD 選材
沒有任何一種材料在所有情況下都較好。只要明確界定應用及機械需求，ABS 與 ABS-ESD 的選擇便非常直接。
選擇 ABS
- 較佳的抗衝擊性
- 一般工程性能
- 較高的耐熱性
- 較大的成形尺寸
選擇 ABS-ESD
- 永久 ESD 防護
- 電子製造治具
- 靜電管制生產環境
- 較高的抗拉強度及剛度
正確選擇取決於應用的功能要求，而非哪種材料的規格表較長。
JLC3DP 同時提供兩種材料，並採用工業級製程控制；兩者的價格亦十分相近，因此成本不應左右選擇。請讓應用要求決定材料，並先查看機械性能比較表，不要假設任何一種材料在各方面都優於另一種。
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