Tempern von PEEK, PPS-GF und PPA: Was die Wärmebehandlung im 3D-Druck wirklich bringt

Diverse Hochleistungskunststoff-Bauteile im Temperofen, Malping GmbH

Kurzantwort: Das Tempern ist eine kontrollierte Wärmebehandlung nach dem Druckprozess, die bei teilkristallinen Hochleistungspolymeren darüber entscheidet, ob das Bauteil die im Datenblatt angegebenen Werte erfüllt. Der Kristallinitätsgrad von PEEK steigt von ca. 17 % auf über 30 %, die Zugfestigkeit liegt laut Studien zwischen 12 % und 64 %. Die Warmbiegetemperatur von PPA-CF25 steigt von 97 °C auf 199 °C und übersteigt damit 100 Kelvin. Die Wärmeformbeständigkeit von PPS-GF20 steigt unter einer Last von 1,8 MPa auf 125,8 °C bis 219,6 °C. Ohne Wärmebehandlung sind diese drei Materialien keine Hochtemperaturwerkstoffe; es handelt sich um teure Thermoplaste. Der Nachteil sind längere Verarbeitungszeiten, höherer Energieverbrauch, erhöhtes Verzugsrisiko und, bei PPA, ein deutlicher Verlust der Schlagzähigkeit.

Wer ein Bauteil aus PEEK, PPS-GF20 oder PPA-CF kauft, erhält meist ein Datenblatt mit hervorragenden Kennwerten – doch das Endprodukt erfüllt diese Anforderungen oft nicht. Die Ursache liegt selten am Drucker selbst, sondern an der Kristallinität, die sich beim Drucken teilkristalliner Hochleistungskunststoffe möglicherweise nicht ausreichend ausbildet.

Dieser Artikel erläutert, wann sich der zusätzliche Aufwand für eine Wärmebehandlung lohnt, welche Temperaturprofile dabei zum Einsatz kommen sollten und wann das Tempern eher schadet als nützt.

Was beim Tempern im Bauteil passiert

Teilkristalline Thermoplaste weisen zwei charakteristische Temperaturen auf. Am Glasübergangspunkt Tg werden die amorphen Bereiche beweglich, während sich am Schmelzpunkt Tm die kristalline Ordnung auflöst. Zwischen diesen beiden Punkten liegt ein Bereich, in dem sich Kristalle bilden können. Für PEEK gibt Victrex eine Tg von 143 Grad Celsius (Beginn) bzw. 150 Grad Celsius (Mittelpunkt) und eine Tm von 343 Grad Celsius an.

Bei den FFF- und FGF-Verfahren kühlt jeder Strang innerhalb weniger Sekunden ab. Dies geschieht oft zu schnell für eine Kristallisation. Das Ergebnis ist ein Bauteil, das teilweise amorph erstarrt ist. In einer im *International Journal of Advanced Manufacturing Technology* (2024) veröffentlichten Studie ergab die DSC-Messung an nicht nachbehandelten FFF-PEEK-Proben einen Kristallinitätsgrad von 16,6 Prozent, wohingegen das verwendete Filament bereits einen Kristallinitätsgrad von 28,5 Prozent aufwies. Der Drucker hatte die Ordnung also zerstört und nicht wieder aufgebaut.

Das Tempern löst dieses Problem. Es verfolgt drei Ziele, die Victrex in seinen Anweisungen zum Tempern klar unterscheidet:

1. Erhöhung der Kristallinität. Eine höhere Kristallinität bedeutet eine höhere Festigkeit, gesteigerte Steifigkeit, verringerte Wasseraufnahme und eine bessere Beständigkeit des Materials.

2. Abbau von Eigenspannungen. Sowohl der Druckprozess als auch die anschließende mechanische Bearbeitung verursachen Spannungen im Bauteil, die dessen mechanische Leistungsfähigkeit beeinträchtigen.

3. Gewährleistung der Maßhaltigkeit im Einsatz. Ein nicht getempertes Bauteil, das dauerhaft hohen Temperaturen ausgesetzt ist, rekristallisiert während des Betriebs. Dies führt zu Maßänderungen an dem bereits montierten Teil. Genau dieser Aspekt wird bei Anfragen oft übersehen.

Ein Praxistipp zur Bewertung von Angeboten: In Filament-Datenblättern wird häufig nicht angegeben, bei welcher Temperatur die Messungen durchgeführt wurden. Dies ist kein unwichtiges Detail; bei PPA und PPS entscheidet es über den Unterschied zwischen zwei völlig verschiedenen Materialien, wie die nachfolgenden Abbildungen verdeutlichen. Wer in einem Datenblatt Werte für Spritzgussbauteile findet, sollte diese sehr genau prüfen, da sie in der Regel nicht auf gedruckte Bauteile übertragbar sind.

PEEK und CF/GF-PEEK: der größte Hebel

PEEK ist der Werkstoff, bei dem Tempern am besten dokumentiert ist und am meisten bringt.

Das belegte Standardprofil

Victrex beschreibt für additiv gefertigte Bauteile ein vierstufiges Vorgehen:

Schritt	Vorgabe
Aufheizen	bis mindestens 200 Grad Celsius Gleichgewichtstemperatur
Halten	1 Stunde pro Millimeter Wandstärke
Abkühlen	10 Kelvin pro Stunde, bis das System unter 140 Grad Celsius liegt
Ende	Ofen ausschalten, auf Raumtemperatur auslaufen lassen

Die Zieltemperatur hängt vom Verwendungszweck ab. Für den reinen Spannungsabbau gibt Victrex Temperaturen von bis zu 230 Grad Celsius an, für maximale Kristallinität 300 Grad Celsius oder mehr. Heutzutage sollte die Haltetemperatur mindestens 20 Kelvin über der maximalen Betriebstemperatur des Bauteils liegen. Ist ein Bauteil also für den Dauereinsatz bei 180 Grad Celsius ausgelegt, sollte es nicht bei 160 Grad Celsius freigegeben werden.

Es ist die vollständige Zykluszeit in der Berechnung erforderlich. Bei einer Wandstärke von 5 Millimetern, einer Haltedauer von 5 Stunden und einer Abkühlrampe von 220 Grad Celsius auf 140 Grad Celsius mit einer Geschwindigkeit von 10 Kelvin pro Stunde beträgt die Zykluszeit etwa 13 bis 15 Stunden. In der genannten Studie ergaben die Messungen mehr als 8 Stunden und 2,7 Kilowattstunden pro Probe. Das Tempern ist somit ein eigenständiger Fertigungsschritt mit eigener Zykluszeit und kein Nebenprodukt.

Was messbar besser wird

Untersuchung	Profil	Ergebnis
Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2024	200 Grad Celsius, 2 h	Kristallinität 16,6 auf 32,1 Prozent, Zugfestigkeit rund 48 auf 61 MPa, E-Modul 3,5 auf 4,4 GPa
Polymers 2022 (14, 5521)	220 Grad Celsius, 72 h, im Quarzsandbett	Zugfestigkeit plus 37 bis 64 Prozent, Bruchzähigkeit plus 33 bis 45 Prozent
Polymers 2026 (18, 1694)	100, 150, 200 Grad Celsius, je 1 h	Nachbehandlungstemperatur war der stärkste Einzelfaktor überhaupt, mit 56 Prozent Anteil an der Zugfestigkeit, vor Düsen- und Betttemperatur
Coatings 2022 (12, 827)	250 Grad Celsius, 6 h, CF- und GF-PEEK	interlaminare Scherfestigkeit plus 16 Prozent, Maßänderung und Porosität unter 1 Prozent

Für den Einkauf ist das Ergebnis der Studie "Polymers 2026“ von entscheidender Bedeutung: Die Wärmebehandlung hat einen stärkeren Einfluss auf die Festigkeit als jeder einzelne Druckparameter. Ein sachgemäß getempertes Bauteil aus einem einfachen System kann bessere Eigenschaften aufweisen als ein ungetempertes Bauteil aus einem teuren System.

Faserverstärkte Typen verhalten sich anders

Auch CF-PEEK und GF-PEEK profitieren davon, weisen jedoch unterschiedliche Eigenschafts- und Risikoprofile auf.

Eine in der Fachzeitschrift "Coatings" (2022) veröffentlichte Studie ermittelte als optimale Bedingungen für kurzfaserverstärktes CF-PEEK und GF-PEEK eine Temperatur von 250 Grad Celsius bei einer Dauer von 6 Stunden. Die durch die Kurzfaserverstärkung erzielten Verbesserungen lagen bei über 5 Prozent hinsichtlich Zug-, Biege- und Schlagfestigkeit sowie bei 16 Prozent bei der interlaminaren Scherfestigkeit – genau jenem Bereich, in dem gedruckte Bauteile am ehesten versagen.

Glasfaserverstärkte Varianten erweisen sich bei hohen Tempertemperaturen als deutlich beständiger. Eine im "Journal of Manufacturing and Materials Processing" (2026) veröffentlichte Studie verglich unverstärktes PEEK mit PEEK-GF20. Bei 250 Grad Celsius zeigten beide Materialien Verbesserungen. Bei 300 °C verlor das unverstärkte PEEK jedoch aufgrund gasbedingter Porosität an Festigkeit, während bei PEEK-GF20 keine derartigen Schäden auftraten.

Die Grenzen, über die selten gesprochen wird

• Sprödigkeit. Für unverstärkte Typen weist Victrex ausdrücklich darauf hin: Hohe Tempertemperaturen erhöhen zwar die Kristallinität, verringern jedoch die Dehnung erheblich. Eine in der Fachzeitschrift "Polymers" (2023) veröffentlichte Studie zeigte, dass nach einer Behandlung bei 300 °C über 2 Stunden keine Fließzone mehr auftrat, sondern ein rein spröder Bruch. Für Bauteile, die Stoßbelastungen oder Spannungen bei der Montage standhalten müssen, ist eine maximale Kristallinität daher kein geeigneter Optimierungsparameter.

• Oberflächenoxidation. Victrex nennt Vergilbung und Oberflächenoxidation als mögliche Folgen hoher Tempertemperaturen. Dies ist insbesondere bei Sichtbauteilen von Bedeutung.

• Verzug. Dünnwandige oder asymmetrische Bauteile neigen beim freien Tempern zum Verzug. Laut Victrex ist es in der AM-Technologie üblich, ein sandartiges Material als mechanische Stütze zu verwenden. In der erwähnten Studie wurde ein 72-stündiges Temperverfahren in Quarzsand angewandt, um eine gleichmäßigere Erwärmung zu gewährleisten.

• Es gibt jedoch auch gegenteilige Ansichten. Hersteller von Anlagen, die PEEK bereits im teilkristallinen Zustand drucken, argumentieren, dass eine nachträgliche Wärmebehandlung und der damit verbundene Verzug entfallen. Als Zwischenlösung wurde die Heißluftbehandlung während des Druckvorgangs untersucht: Dabei ließ sich ohne zusätzlichen Zeitaufwand ein Kristallinitätsgrad von 34,9 % erzielen, wenngleich die mechanischen Eigenschaften unter denen der Ofenbehandlung lagen (Zugfestigkeit 54 MPa gegenüber 61 MPa).

  
  

PPS-GF20: die Temperatur der Temperung entscheidet über den Einsatzbereich

Die Hitzebeständigkeit von PPS ist deutlich geringer als die von PEEK. PPS-GF20 hat eine Glasübergangstemperatur von 95 Grad Celsius und einen Schmelzpunkt von 279,6 Grad Celsius. Die entscheidende Zahl im Datenblatt ist jedoch die dritte: die Kristallisationstemperatur von 225,8 Grad Celsius. Die Temperung bei 130 Grad Celsius ist fast 100 Kelvin niedriger als die Temperatur, bei der PPS tatsächlich kristallisiert.

Dies geht deutlich aus den Werten in unseren eigenen Datenblättern hervor. Diese Werte wurden anhand von Prüfkörpern ermittelt, die 10 Stunden lang bei 130 Grad Celsius getempert wurden. Erfolgt die Emission stattdessen bei 230 Grad Celsius, verändert sich die thermische Übergangstemperatur dramatisch.

Kennwert	getempert bei 130 Grad Celsius, 10 h	getempert bei 230 Grad Celsius	Differenz
HDT nach ISO 75, 1,8 MPa	125,8 Grad Celsius	219,6 Grad Celsius	plus 93,8 Kelvin
HDT nach ISO 75, 0,45 MPa	236,3 Grad Celsius	248,9 Grad Celsius	plus 12,6 Kelvin

Der Sprung auf 1,8 MPa ist der wichtigste Wert für PPS-Anwender in diesem Artikel. Unter praktischer Belastung verdoppelt sich die Betriebstemperatur nahezu. Ein zu niedrig getempertes PPS-GF20-Bauteil verformt sich unter Belastung bei 130 Grad Celsius, während ein bei 230 Grad Celsius vergütetes Bauteil Temperaturen über 200 Grad Celsius standhält. Hierbei handelt es sich nicht um eine Feinabstimmung, sondern um eine Entscheidung darüber, ob PPS-GF20 überhaupt für die Anwendung geeignet ist.

Aufschlussreich ist auch, dass sich die Werte bei geringen Belastungen (0,45 MPa) kaum unterscheiden: Wer sich bei seiner Konstruktion auf eine schöne Zahl von 0,45 MPa beruft, wird den Unterschied nicht bemerken und sich später über die Verwerfungen des Bauteils wundern.

Auch die Tatsache, dass PPS ohne kontrollierte Temperaturführung praktisch amorph erstarrt, ist in der Literatur gut dokumentiert. Eine Arbeit in "Polymers" (2023), die sich auf stark glasfaserverstärktes PPS konzentriert, fand bei einer Abschrecktemperatur von 80 °C keinen kristallinen Peak im Röntgenbeugungsmuster. Zwischen 80 und 160 °C verdoppelte sich der Kristallinitätsindex, die Zugfestigkeit stieg um 10 %, der Elastizitätsmodul um 24 %, die Biegefestigkeit um 17 % und die absorbierte Schlagenergie um 37 %.

Die stärkste Quelle für die Wärmebehandlung nach dem Druck ist die Arbeit von Kishore und Kollegen (Additive Manufacturing, 2020) an kurzen Längen von kohlenstofffaserverstärktem PPS aus dem Großformatdruck. Isothermes Glühen bei 250 °C für 18 Stunden verbesserte den Speichermodul über Tg für alle getesteten Typen. Genau darauf kommt es bei PPS an: Ohne Kristallinität bricht die Steifigkeit oberhalb von etwa 95 Grad Celsius ein, wodurch die Hälfte der Einsatzbereiche des Materials ungenutzt bleiben.

Der PPS-spezifische Fallstrick: Dieselbe Studie zeigt thermooxidative Strukturveränderungen an der Oberfläche. Sehr lange Haltezeiten knapp über der Kristallisationstemperatur (Tg) gelten nicht mehr als Glühen, sondern als Alterung. Eine 180-stündige Alterungsstudie von PPS-GF20 bei 85–145 Grad Celsius zeigte eine Abnahme der Zugfestigkeit von 130 auf 70 MPa und eine Abnahme der Bruchdehnung von 7 auf 3 Prozent, was auf eine Beschädigung der Faser-Matrix-Grenzfläche und einen Kettenbruch zurückzuführen war. Verfärbungen und Glanzverlust korrelieren messbar mit dem Eigenschaftsverlust. Daher ist eine Verfärbung bei PPS ein Zeichen einer Schädigung und nicht nur ein kosmetisches Problem. In der Praxis bedeutet dies eine kurze, heiße Glühung im Kristallisationstemperaturbereich, keine lange, lauwarme Glühung knapp über Tg.

Zur Verfügbarkeit von Informationen: Für PPS existiert kein öffentlich veröffentlichtes Emissionsprofil mit Heiz- und Kühlraten, wie es Victrex für PEEK bereitstellt. Die definierten Endpunkte sind klar, der Pfad zu ihnen wird aus der PEEK-Methode übernommen und von der Komponente verifiziert.

PPA-CF25 und PPA-GF15: ohne Temperung kein Hochtemperaturwerkstoff

Der Effekt ist bei PPA am größten und wird in unserem eigenen Datenblatt dargestellt. Unvergütetes PPA-CF25 ist kein Hochtemperaturmaterial. Seine Wärmeregulierungstemperatur beträgt dann 97 Grad Celsius und liegt damit auf dem Niveau eines gut verarbeiteten technischen Polyamids. Im temperierten Zustand beträgt sie 199 Grad Celsius.

Kennwert	PPA-CF25 ungetempert	PPA-CF25 getempert	PPA-GF15 ungetempert	PPA-GF15 getempert
HDT 0,45 MPa (Methode B)	97 Grad Celsius	199 Grad Celsius	84 Grad Celsius	185 Grad Celsius
HDT 1,8 MPa (Methode A)	84 Grad Celsius	126 Grad Celsius	80 Grad Celsius	112,2 Grad Celsius
Charpy XY, ungekerbt	13,1 kJ/m²	7,3 kJ/m²	12,2 kJ/m²	7,1 kJ/m²

Die Wärmeformbeständigkeit erhöht sich bei geringer Belastung um etwa 100 Kelvin, bei hoher Belastung um mehr als 40 Kelvin. Der Grund ist der gleiche wie bei PEEK und PPS: PPA hat eine Glasübergangstemperatur von nur 80 Grad Celsius und einen Schmelzpunkt von 239 Grad Celsius (PPA-CF25) bzw. 232 Grad Celsius (PPA-GF15). Zwischen diesen Punkten gibt es ein breites Fenster, in dem das durch Druck amorph verfestigte Material rekristallisiert. Ohne diesen Schritt geht die Ordnung verloren und damit auch die thermische Verformungstemperatur.

Der Preis steht in derselben Tabelle. Durch das Tempern verringert sich die Charpy-Schlagzähigkeit um über 40 Prozent, von 13,1 auf 7,3 kJ/m² für PPA-CF25 und von 12,2 auf 7,1 kJ/m² für PPA-GF15. Dies ist der gleiche Mechanismus wie bei der Versprödung bei PEEK: mehr Kristallinität, weniger Energieabsorption im Riss. Bei einem Gehäuse, das heißen und statischen Belastungen ausgesetzt ist, ist ein Austausch eindeutig die richtige Wahl. Wenn Sie eine Komponente wünschen, die Stöße absorbieren soll, müssen Sie eine fundierte Entscheidung treffen.

Noch ein Hinweis zur Auslegung: Die XY-Eigenschaften in unserem PPA-Datenblatt werden anhand einer geglühten Probe bestimmt, die Z-Eigenschaften anhand der ungeglühten Probe. Wer die Anisotropie aus beiden Spalten berechnet, rechnet in zwei unterschiedlichen Materialzuständen.

Trocknen ist nicht Tempern

Diese beiden Schritte werden bei der Arbeit mit PPA oft verwechselt, obwohl sie unterschiedlichen Zwecken dienen und in unterschiedlichen Teilen stattfinden:

• Die Trocknung betrifft das Filament und erfolgt vor dem Drucken. Sein Zweck besteht darin, Wasser aus dem Material zu entfernen, um Hydrolyse, Blasen und eine schlechte Schichthaftung in der Düse zu verhindern.

• Das Tempern betrifft das gedruckte Bauteil und erfolgt nach dem Drucken. Sein Zweck besteht darin, die Kristallinität zu erhöhen und innere Spannungen zu reduzieren.

Beide sind für PPA unerlässlich und keines ersetzt das andere. Die Feuchtigkeitsaufnahme ist bei PPA deutlich höher als bei anderen Materialien in diesem Bereich: 1,09 Prozent für PPA-CF25 und 1,37 Prozent für PPA-GF15 gemäß ISO 62, verglichen mit 0,11 Prozent im Gleichgewicht für PPS-GF20 und 0,03 Prozent für unverstärktes PEEK.

Eine in der Fachzeitschrift "Applied Sciences" (2026) veröffentlichte Studie hat die Trocknungszeit von PPA-CF gemessen. Zeit bis 0,6 Prozent Restfeuchte:

Trocknungstemperatur	Zeit bis 0,6 Prozent Restfeuchte
70 Grad Celsius	rund 67 Stunden
95 Grad Celsius	rund 6 Stunden
120 Grad Celsius	rund 1,3 Stunden

Der Faktor 50 zwischen 70 und 120 Grad Celsius ist das stärkste Argument gegen die allgemeine Praxis, PPA in einem Standard-Filamenttrockner bei 70 Grad Celsius herzustellen. Die Herstellerempfehlung für PPA und HTN bei 3DXTech liegt bei 120 Grad Celsius für 4 Stunden.

Seien Sie vorsichtig mit der Nomenklatur: Die Bezeichnungen PPA, HTN, PA6T und PA10T beziehen sich auf Copolyamide, die sich teilweise deutlich unterscheiden. Unser PPA-CF25 schmilzt bei 239 Grad Celsius, während andere als PPA vermarktete Typen laut Fachliteratur zwischen 285 und 315 Grad Celsius schmelzen. Die Vermischung der Eigenschaften verschiedener Produkte führt zu Fehlinterpretationen, auch hinsichtlich des Temperaturprofils. Fordern Sie immer das Produktdatenblatt der von Ihnen verwendeten Type an.

Drei Fragen an jedes Datenblatt

Die Zahlen oben verdeutlichen, warum der Kennwert ohne den Temperzustand von geringer Bedeutung ist. PPA-CF25 hat je nach Temperzustand eine Wärmeformbeständigkeitstemperatur von 97 oder 199 Grad Celsius, während PPS-GF20 bei einer Belastung von 1,8 MPa eine Temperatur von 125,8 oder 219,6 Grad Celsius aufweist. Es ist das gleiche Material, die gleiche Komponente, die gleiche Geometrie.

Prüfen Sie deshalb in jedem Angebot und jedem Datenblatt folgende Angaben:

• In welchem Freigabezustand wurde die Messung durchgeführt? Unvergütet, leicht vergütet oder auf Kristallisationstemperatur? Fehlen diese Angaben, ist der Wert für Designzwecke nicht geeignet.

• Bei welcher Belastung gilt die Wärmeformbeständigkeitstemperatur? 0,45 MPa oder 1,8 MPa? Bei PPS-GF20 unterscheiden sich diese beiden Werte um mehr als 110 Kelvin und werden durch die Freigabe sehr unterschiedlich beeinflusst.

• Gilt der Wert für ein gedrucktes oder spritzgegossenes Bauteil? Spritzgegossene Werte lassen sich nicht, auch nicht teilweise, auf gedruckte Bauteile übertragen.

Deshalb geben unsere Materialdatenblätter für jeden veränderten Kennwert den Temperstatus an, auch für Werte, die sich durch Emission verschlechtern.

Werkstoffvergleich auf einen Blick

	PEEK / CF-PEEK / GF-PEEK	PPS-GF20	PPA-CF25 / PPA-GF15
Glasübergang Tg	143 Grad Celsius	95 Grad Celsius	80 Grad Celsius
Schmelzpunkt Tm	343 Grad Celsius	279,6 Grad Celsius	239 bzw. 232 Grad Celsius
Kristallisationstemperatur	im Fenster 200 bis 300 Grad Celsius	225,8 Grad Celsius	zwischen Tg und Tm
Sinnvolles Temperniveau	200 bis 250 Grad Celsius, für maximale Kristallinität bis 300 Grad Celsius	rund 230 Grad Celsius, deutlich wirksamer als 130 Grad Celsius	nach Herstellerangabe des Compounds, Wirkung im Datenblatt ausgewiesen
Belegter Nutzen	Kristallinität 17 auf über 30 Prozent, Zugfestigkeit plus 12 bis 64 Prozent	HDT bei 1,8 MPa von 125,8 auf 219,6 Grad Celsius	HDT bei 0,45 MPa von 97 auf 199 Grad Celsius (CF25)
Preis der Temperung	Duktilitätsverlust, Oxidationsrisiko	oxidative Schädigung bei falschem Profil, Verfärbung als Warnsignal	Schlagzähigkeit minus über 40 Prozent
Zusätzlich zu beachten	Verzug, Prozesszeit 8 bis 15 Stunden	kurz und heiß statt lang und lau	Filament vor dem Druck bei 120 Grad Celsius trocknen
Max. Bauteilgröße bei Malping	510 mal 510 mal 410 mm (FGF)	bis 300 mm (FFF)	350 mal 350 mal 450 mm (FFF)

Wann tempern und wann nicht

Bei PPS-GF20 und PPA ist die Frage meist schon geklärt: Ohne Temperung bieten diese Materialien nicht die Hitzebeständigkeit, für die sie ausgewählt wurden. Die Verwendung von PPA-CF25 ohne Temperung bedeutet, dass man ein Material mit 199 Grad Celsius kauft, aber nur 97 Grad Celsius erreicht. Bei PEEK ist die Situation offener, denn selbst ein temperfreies PEEK-Bauteil ist oft immer noch ein sehr gutes Bauteil.

Tempern lohnt sich, wenn mindestens einer der folgenden Punkte zutrifft:

• Das Material ist PPS-GF20 oder PPA und die Komponente ist für den Betrieb bei hohen Temperaturen ausgelegt. Dies ist der klarste Fall, wie in den Bildern oben zu sehen ist.

• Das Bauteil arbeitet dauerhaft bei Temperaturen über 100 Grad Celsius, im Fall von PEEK bei Temperaturen über 140 Grad Celsius. Andernfalls rekristallisiert es im Betrieb und verändert seine Abmessungen.

• Es kommt mit Medien, Reinigungschemikalien oder heißem Dampf in Kontakt. Eine höhere Kristallinität verringert Absorption und Korrosion.

• Es unterliegt Dauerbelastungen und kriecht nicht. Zeitstandfestigkeiten in Datenblättern werden normalerweise anhand gehärteter Proben bestimmt, typischerweise PEEK, das 2 Stunden lang bei 200 Grad Celsius gehärtet wurde.

• Es wird bearbeitet und muss danach seine Abmessungen behalten.

• Steifigkeit und Festigkeit sind für das Design von entscheidender Bedeutung, und das Datenblatt wurde in gedruckter Form angegeben.

Unterlassen Sie das Tempern dagegen, wenn:

• es sich beim Bauteil um eine Raumtemperaturvorrichtung, einen Prototyp oder eine Montagevorrichtung handelt.

• Zähigkeit und Schlagfestigkeit wichtiger als Steifigkeit und Wärmeformbeständigkeit sind. Beim PPA-Tempern verringert sich durch das Tempern die Schlagzähigkeit um mehr als 40 Prozent; Das ist ein echter Kompromiss, nicht nur eine Formalität,

• die Geometrie dünnwandig, großflächig und asymmetrisch ist und das Verformungsrisiko den Nutzen überwiegt,

• die Lieferzeit entscheidend und keiner der oben genannten Punkte zu trifft.

Wichtig ist, dass diese Entscheidung bewusst getroffen und im Angebot berücksichtigt wird. Die ungetemperte PPA-Komponente ist nicht falsch; es ist einfach eine andere Komponente.

Die Reihenfolge im Prozess ist entscheidend

Ein entscheidendes Detail, das über die Maßhaltigkeit des fertigen Teils entscheidet: Erst tempern, dann spanende Bearbeitung.

Durch das Glühen verändern sich die Abmessungen. Selbst unter optimalen Bedingungen kann die Dimensionsänderung bis zu 1 Prozent betragen, wie Studien mit CF- und GF-PEEK-Beschichtungen bei 250 Grad Celsius für 6 Stunden gezeigt haben. Wer ein Fitting oder Gewinde vor dem Glühen bearbeitet, bearbeitet es praktisch doppelt.

Durch den Bearbeitungsprozess selbst entstehen Spannungen im Bauteil. Bei stark beanspruchten Teilen kann daher ein zweiter, milderer Glühzyklus nach der Bearbeitung besonders sinnvoll sein, um Spannungen abzubauen und keine Kristallinität zu entwickeln. Victrex erwähnt genau dieses Szenario als Anwendung des Temperns.

Der Malping-Prozess läuft also wie folgt ab:

• Trocknung des Filaments oder Granulats, anschließend Druck im FFF- oder FGF-Verfahren.

• Temperung nach material- und wandstärkenspezifischem Profil, mit mechanischer Unterstützung für kritische Geometrien.

• Bearbeitung von Funktionsflächen und Gewinden durch unseren qualifizierten CNC-Partner (Gewinde ab M8).

• Maßkontrolle, ggf. mit optischer Digitalisierung mit unserem 3D-Scanner.

• Optionaler zweiter Stressabbauzyklus.

Allgemeine Toleranzen: FFF ±0,2 mm, FGF ±0,2–0,5 mm, CNC-bearbeitet ±0,05 mm. FFF-Produktionsvolumen: max 350 x 350 x 450 mm. FGF-Produktionsvolumen: 510 x 510 x 410 mm.

Was das für Ihre Anfrage bedeutet

Sie müssen kein Temperprofil angeben. Es wäre hilfreich, wenn Sie uns drei Dinge sagen könnten:

• Kontinuierliche Schwankungen der Betriebstemperatur und der Komponententemperatur

• Medienkontakt, Reinigungsmethoden und Sterilisation

• Kritische Abmessungen mit Toleranzen, damit wir bestimmen können, was vor und nach dem Tempern hergestellt wird

Wir verarbeiten PEEK, CF-PEEK und GF-PEEK in technischen und medizintechnischen Qualitäten sowie PPS-GF20, PPA-CF25 und PPA-GF15. Die Standardvorlaufzeit beträgt zwei Wochen und beinhaltet das Tempern. Unsere Materialdatenblätter geben für jedes Material den Temperstatus an, auch wenn die Temperung den Wert mindern würde.

Bauteil anfragen oder direkt zur PEEK-Fertigung nach Zeichnung.

Häufige Fragen zum Tempern von Hochleistungspolymeren

Was ist Tempern beim 3D-Druck?

Das Tempern ist eine kontrollierte Wärmebehandlung, die nach dem Drucken durchgeführt wird. Das Bauteil wird in einem Ofen auf eine Temperatur zwischen dem Glasübergangspunkt und dem Schmelzpunkt erhitzt, auf dieser Temperatur gehalten und anschließend langsam abgekühlt. Ziel ist es, die Kristallinität zu erhöhen und innere Spannungen zu beseitigen.

Bei welcher Temperatur wird PEEK getempert?

Victrex spezifiziert Temperaturen bis zu 230 Grad Celsius für Spannungsabbau und 300 Grad Celsius und höher für hohe Kristallinität. In der Praxis sind Temperaturen von 200–250 Grad Celsius üblich. Die Haltezeit beträgt etwa eine Stunde pro Millimeter Wandstärke, die Abkühlung erfolgt mit etwa 10 Kelvin pro Stunde auf unter 140 Grad Celsius.

Wie viel Festigkeit gewinnt getempertes PEEK?

Die veröffentlichten Werte liegen zwischen plus 12 und plus 64 Prozent Zugfestigkeit, abhängig von Profil, Füllgrad und Bahnorientierung. Der Kristallinitätsgrad steigt typischerweise von rund 17 auf über 30 Prozent.

Kann Tempern ein Bauteil verschlechtern?

Ja, und zwar messbar. Die Charpy-Schlagzähigkeit von PPA verringert sich emissionsbedingt um mehr als 40 Prozent, von 13,1 kJ/m² auf 7,3 kJ/m² im Fall von PPA-CF25. Zu hohe Temperaturen verspröden unverstärktes PEEK bis hin zum reinen Sprödbruch und können zu Oberflächenoxidation führen; Bei unverstärktem PEEK wurde bei 300 Grad Celsius gasinduzierte Porosität beobachtet. Bei PPS führt eine lange Haltezeit knapp oberhalb des Glasübergangs eher zu einer Alterung als zu einer Verbesserung. Emission ist daher immer ein Kompromiss: Hitzebeständigkeit und Steifigkeit gegen Zähigkeit.

Verzieht sich ein Bauteil beim Tempern?

Das Risiko besteht insbesondere bei dünnwandigen, großflächigen oder asymmetrischen Teilen. Bei der additiven Fertigung ist es üblich, Bauteile während des Glühens mechanisch in einem sandigen Medium zu stützen. Die Dimensionsänderung selbst beträgt unter guten Bedingungen weniger als ein Prozent, muss aber im Herstellungsprozess berücksichtigt werden.

Müssen PPS-GF20-Bauteile getempert werden?

Ja, wenn die Komponente für den Betrieb bei hohen Temperaturen und unter Last vorgesehen ist. Ein entscheidender Faktor ist die Tempertemperatur: Nach 10 Stunden bei 130 Grad Celsius liegt die thermische Formbeständigkeit bei einer Belastung von 1,8 MPa bei 125,8 Grad Celsius, bei einer Glühung bei 230 Grad Celsius ergibt sich eine Temperatur von 219,6 Grad Celsius. Das ist ein Unterschied von fast 94 Kelvin bei einem identischen Bauteil. Der Grund: Die Kristallisationstemperatur von PPS-GF20 liegt bei 225,8 Grad Celsius, das Glühen bei 130 Grad Celsius erfolgt also deutlich unterhalb der tatsächlichen Kristallisationstemperatur des Materials.

Muss PPA getempert werden?

Ja. Ungehärtetes PPA ist kein Hochtemperaturmaterial. Die Wärmeformbeständigkeitstemperatur bei 0,45 MPa steigt durch die Temperung von 97 °C auf 199 °C für PPA-CF25 und von 84 °C auf 185 °C für PPA-GF15, was etwa 100 Kelvin entspricht. Bei 1,8 MPa liegen der Anstieg bei 84 °C auf 126 °C bzw. bei 80 °C auf 112,2 °C. Die Verwendung von ungetempertem PPA bedeutet, dass man für ein Hochtemperaturmaterial zahlt, aber die Wärmeformbeständigkeit eines technischen Polyamids erreicht. Die Temperung bedeutet aber auch einen einen Schlagzähigkeitsverlust von über 40 %.

Ist Trocknen dasselbe wie Tempern?

Nein, das sind zwei separate Schritte mit unterschiedlichen Zwecken. Das Filament wird vor dem Drucken getrocknet, um Hydrolyse und Blasen in der Düse zu verhindern. Das fertige Teil wird nach dem Drucken getempert, um die Kristallinität zu erhöhen und innere Spannungen zu beseitigen.

Woran erkenne ich, ob ein Datenblattwert getempert gilt?

Es ist unbedingt darauf zu achten, dass der Wert eindeutig angegeben wird. Fehlt diese Angabe, ist der Wert nicht interpretierbar, da die Wärmeformbeständigkeitstemperaturen von PPA und PPS zwischen getemperten und ungetempertem Zustand um bis zu 100 Kelvin abweichen können. Darüber hinaus muss darauf geachtet werden, mit welcher Belastung die Wärmeformbeständigkeit anliegt (0,45 oder 1,8 MPa) und ob der Wert anhand eines gedruckten oder spritzgegossenen Musters ermittelt wird.

Tempern vor oder nach dem Zerspanen?

Generell sollte zunächst das Tempern durchgeführt werden und anschließend die Passungen, Funktionsflächen und Gewinde bearbeitet werden, da sich durch das Tempern die Maße verändern. Bei stark beanspruchten Bauteilen kann ein zweiter, milderer Zyklus nach der Bearbeitung sinnvoll sein, um die aufgebauten Spannungen abzubauen.

Quellen

• Malping Materialdatenblätter PEEK, PPS-GF20 und PPA-CF25/PPA-GF15 (gedruckte Prüfkörper, Stand 2026)

• Victrex, Additive Manufacturing Annealing Guidelines, V.3, November 2021: victrex.com

• Victrex, PEEK finishing operations guide, Januar 2022: victrex.com

• Victrex PEEK 450G Datenblatt: victrex.com

• Int. J. Adv. Manuf. Technol. 2024: link.springer.com

• Polymers 2022, 14, 5521: mdpi.com

• Polymers 2026, 18, 1694: mdpi.com

• Polymers 2023, 15, 2209: mdpi.com

• Coatings 2022, 12, 827: mdpi.com

• JMMP 2026, 10, 110: mdpi.com

• Kishore et al., Additive Manufacturing 2020: doi.org

• Polymers 2023, 15, 3179: mdpi.com

• Polymers 2022, 14, 1275: mdpi.com

• Applied Sciences 2026, 16, 5056: mdpi.com

• Ensinger, PPS Werkstoffinformation: ensingerplastics.com

• 3DXTech, Filament Drying Instructions: 3dxtech.com

PEEK-GF20 vs. PPS-GF20 für Elektroanwendungen

 Hochvoltbauteile & Platinenhalterungen im FFF-3D-Druck

Auf einen Blick

→  PEEK-GF20 und PPS-GF20 sind die bevorzugten Materialien für elektrische Hochleistungsanwendungen im FFF-3D-Druck

→  Entscheidend: Temperaturanforderung, Kriechstromfestigkeit (CTI), Flammschutzklasse und Kostensensitivität

→  FFF/FDM ist für diese Bauteilklassen das richtige Verfahren — geometrische Komplexität bei beherrschbarer Losgröße

→  Malping verarbeitet beide Materialien auf industriellen FFF-Anlagen mit PKD-Düsen

Warum glasfaserverstärkte Hochleistungspolymere in der Elektrotechnik?

Elektrische und elektronische Bauteile stellen an ihre Werkstoffe Anforderungen, die konventionelle technische Kunststoffe wie PA6, ABS oder PC schnell an ihre Grenzen bringen: hohe Dauerbetriebstemperaturen, definierte Kriechstromfestigkeit, Flammschutz nach UL 94 und mechanische Stabilität auch unter Feuchteeinwirkung. Genau hier kommen glasfaserverstärkte Hochleistungspolymere ins Spiel.

PEEK-GF20 (Polyetheretherketon mit 20 % Glasfaser) und PPS-GF20 (Polyphenylensulfid mit 20 % Glasfaser) sind in der Elektrotechnik etablierte Werkstoffe und beide lassen sich mittlerweile zuverlässig per FFF-3D-Druck verarbeiten.

Das eröffnet völlig neue Möglichkeiten: kundenspezifische Isolatoren, Platinenhalterungen und Steckergehäuse, die in klassischen Fertigungsverfahren teuer oder aufwändig herzustellen wären.

Dieser Artikel vergleicht PEEK-GF20 und PPS-GF20 systematisch, mit Blick auf typische Elektroanwendungen wie Hochvoltbauteile und Platinenhalterungen und gibt eine klare Entscheidungshilfe für die Materialauswahl.

PEEK-GF20 vs. PPS-GF20: Die wichtigsten Eigenschaften im Vergleich

Die folgende Tabelle stellt die für Elektroanwendungen relevanten Materialeigenschaften gegenüber. Alle Werte beziehen sich auf gedruckte Bauteile (FFF); Massenartikel-Spritzgusskennwerte können abweichen.

Eigenschaft	PEEK-GF20	PPS-GF20
Glasfaseranteil	20 Gew.-%	20 Gew.-%
Dauergebrauchstemperatur	bis 260 °C	bis 220 °C
Kriechstromfestigkeit (CTI)	≥ 100 (PTI)	≥ 600 (PLC 0)
Flammschutzklasse (UL 94)	V-0 (1,5 mm)	V-0 (0,8 mm)
Zugfestigkeit	ca. 120–140 MPa	ca. 90–110 MPa
E-Modul	ca. 8–10 GPa	ca. 7–9 GPa
Dichte	ca. 1,35 g/cm³	ca. 1,45 g/cm³
Wasseraufnahme (23 °C/50%RH)	< 0,3 %	< 0,02 %
Chemikalienbeständigkeit	Sehr hoch	Hoch
Medienbeständigkeit (Öle/Fette)	Sehr hoch	Hoch
Verarbeitungstemperatur (FFF)	ca. 390–420 °C	ca. 310–360 °C
Druckbetttemperatur (FFF)	ca. 120–160 °C	ca. 100–130 °C
Materialkosten Filament	500–700 €/kg	150–250 €/kg
Preis-/Leistungsverhältnis	★★★☆☆	★★★★★
Typisches Anwendungsfeld	Hochvolt, High-Temp	Platinenhalterungen, Standard-HV

¹ CTI nach IEC 60112; ² Zugfestigkeit ISO 527 (gedruckte Probekörper, Druckrichtung XY); ³ Filamentpreise Malping-Einkauf Stand 2025

Hochvoltanwendungen: Kriechstromfestigkeit als Schlüsseleigenschaft

Was bedeutet Kriechstromfestigkeit (CTI)?

Der Comparative Tracking Index (CTI) beschreibt den Widerstand eines Kunststoffs gegen das Entstehen leitfähiger Kriechstrompfade auf der Oberfläche, eine sicherheitskritische Kenngröße in der Hochvolttechnik. Je höher der CTI-Wert, desto besser.

PPS-GF20 erreicht CTI ≥ 600 (PLC 0) und ist damit in der höchsten Kriechstromklasse angesiedelt — ideal für HV-Anwendungen bis ca. 1 kV Nennspannung. PEEK-GF20 liegt typischerweise bei CTI ≥ 100 (PTI-Klasse) — ausreichend für viele Anwendungen, aber bei sehr hohen Spannungsklassen sorgfältig zu prüfen.

Typische Hochvolt-Bauteile im FFF-3D-Druck

•  Isolatoren und Isolierstücke in Schaltschränken und Steuerungen

•  Spulenträger und Wicklungskörper für Transformatoren und Relais

•  Busbar-Halterungen und Kabelführungen bei > 400 V

•  Steckergehäuse und Kontaktträger in der Ladetechnik (EV-Sektor)

•  Sensorhalterungen in HV-Umgebungen (Fahrzeug, Industrie)

Für Hochvoltanwendungen unter 1 kV ist PPS-GF20 in den meisten Fällen die wirtschaftlich sinnvollere Wahl: gleich guter oder besserer CTI-Wert, sehr guter Flammschutz (UL 94 V-0 ab 0,8 mm Wandstärke) — bei deutlich niedrigeren Materialkosten. PEEK-GF20 ist dann gerechtfertigt, wenn zusätzlich extreme Temperaturen (> 220 °C Dauerbelastung), mechanische Verschleißfestigkeit oder besondere Chemikalienbeständigkeit gefordert sind.

Platinenhalterungen: Dimensionsstabilität, Passung und Reproduzierbarkeit

Anforderungsprofil Platinenhalterungen

Platinenhalterungen müssen reproduzierbar hergestellt werden, da Lochbild und Befestigungsgeometrie exakt zur Leiterplatte passen müssen. Typische Anforderungen:

•  Dimensionsstabilität: geringe Verzugsneigung, definierte Toleranzen

•  Elektrische Isolation: keine Leitfähigkeit, ausreichende Kriechstromfestigkeit

•  Temperaturbeständigkeit: häufig erhöhte Betriebstemperatur durch Verlustleistung angrenzender Bauteile

•  Montagefreundlichkeit: Schnappverbindungen, Schraubdome, Einlegeteile

•  Flammschutz: UL 94 V-0 oft gefordert, insbesondere bei Netzteilen und Leistungselektronik

PPS-GF20 trifft das Anforderungsprofil für Platinenhalterungen sehr gut: exzellente Kriechstromklasse (PLC 0), UL 94 V-0 schon bei dünnen Wandstärken, sehr geringe Feuchteaufnahme (< 0,02 %) für dimensionsstabile Passungen — und das bei einem Bruchteil der PEEK-GF20-Kosten. Für Standardanwendungen bis ca. 150–180 °C ist PPS-GF20 die wirtschaftlich überlegene Wahl.

Wann PEEK-GF20 bei Platinenhalterungen?

PEEK-GF20 wird bei Platinenhalterungen dann gewählt, wenn:

•  Die Betriebstemperatur dauerhaft > 200 °C beträgt (z. B. in der Nähe von Leistungsmodulen oder in Hochtemperaturöfen)

•  Aggressive Reinigungsmedien oder Lösungsmittel im Einsatz sind, gegen die PPS Schwächen zeigt

•  Sterilisierbarkeit (z. B. Dampfsterilisation) gefordert wird

•  Besonders hohe mechanische Lastspitzen auftreten — PEEK-GF20 hat die höhere Zugfestigkeit

Warum FFF/FDM für diese Bauteilklassen das richtige Verfahren ist

Hochvoltbauteile und Platinenhalterungen haben in der Praxis eine charakteristische Eigenschaft gemeinsam: Sie sind geometrisch oft komplex und gleichzeitig selten in Großserienvolumen gefragt. Genau das spielt FFF in die Hände.

FFF ermöglicht: Bauteilkomplexität ohne Werkzeugkosten, schnelle Design-Iterationen (First Article in Tagen statt Wochen), wirtschaftliche Losgrößen von 1–1000 Stück, und die direkte Verarbeitung zertifizierter Hochleistungspolymere.

Gegenüber dem FGF-Granulatdruck (der für sehr große Bauteile und hohe Stückzahlen seine Stärke ausspielt) hat FFF bei dieser Bauteilklasse klare Vorteile: höhere Detailauflösung, feinere Wandstärken, bessere Reproduzierbarkeit bei kleinen Merkmalen und PEEK-GF20 sowie PPS-GF20 sind als Filament in industrieller Qualität verfügbar.

FFF-Verarbeitungshinweise für PEEK-GF20 und PPS-GF20

→  PEEK-GF20: Drucktemperatur 390–420 °C, Bett 120–160 °C, geschlossene Heizkammer notwendig

→  PPS-GF20: Drucktemperatur 310–360 °C, Bett 100–130 °C, geschlossene Heizkammer empfohlen

→  Beide Materialien: PKD-Düsen (polykristallines Diamant) für abrasive Glasfaser-Compounds obligatorisch

→  Trocknung vor dem Druck: PEEK-GF20 mind. 4–6 h bei 150 °C, PPS-GF20 mind. 4 h bei 120 °C

→  Optimale Schichtdicke: 0,10–0,20 mm für elektrisch relevante Detailgeometrien

Entscheidungsmatrix: PEEK-GF20 oder PPS-GF20?

Anwendungsszenario	PEEK-GF20	PPS-GF20
Hochvolt > 1 kV (Dauerbetrieb)	✅ Erste Wahl	⚠️ Prüfen
Hochvolt < 1 kV	✅ Möglich	✅ Erste Wahl
Platinenhalterung (Standard)	⚠️ Überdimensioniert	✅ Erste Wahl
Platinenhalterung (Hochtemperatur)	✅ Erste Wahl	⚠️ Grenzbereich
Feuchte Umgebung / Kondensation	✅ Sehr gut	✅ Sehr gut
Aggressive Chemikalien	✅ Sehr gut	✅ Gut
Gewichtskritische Bauteile	✅ Leichter	⚠️ Schwerer
Kostensensitives Projekt	⚠️ Teurer	✅ Günstiger
Sterilisierbarkeit (Dampf)	✅ Möglich	✅ Möglich
UL 94 V-0 bei dünnen Wandstärken	⚠️ Ab 1,5 mm	✅ Ab 0,8 mm

✅ = empfohlen / erste Wahl  |  ⚠️ = möglich, aber Rücksprache empfohlen  |  Angaben gelten für FFF-gedruckte Bauteile

Praxisbeispiele aus dem Malping-Alltag

Beispiel 1: Hochvolt-Isolierstück für industriellen Frequenzumrichter

Ein Maschinenbauer benötigte ein maßgefertigtes Isolierstück für den HV-Eingangsbereich eines Frequenzumrichters (600 V DC). Gefordert: UL 94 V-0, CTI Klasse PLC 0, Betriebstemperatur bis 130 °C. Die Geometrie mit integrierten Kabelkanälen und asymmetrischen Steckern war für klassische CNC-Fertigung aufwändig.

Material: PPS-GF20 via FFF — Lieferzeit 4 Werktage ab Freigabe, inklusive Qualitätsprüfung. Das Bauteil erfüllte alle elektrischen und mechanischen Anforderungen im First-Article-Test.

Beispiel 2: Platinenhalterungen für Leistungselektronik-Testaufbau

Ein Elektronikunternehmen benötigte 12 verschiedene Platinen-Adapterhalterungen für einen Teststand in hoher Umgebungstemperatur (> 160 °C). Standardhalterlungen aus PA oder PC versagten durch Verzug.

Material: PPS-GF20 für 9 von 12 Varianten, PEEK-GF20 für 3 Varianten mit Temperaturen > 200 °C eine kostenoptimierte Mischstrategie, die nur durch 3D-Druck ohne Werkzeugbindung wirtschaftlich umsetzbar war.

Beispiel 3: Sensorhalterung im Fahrzeug-HV-System

Für einen Automobilzulieferer wurde eine Temperatur- und Drucksensorhalterung für den HV-Akkubereich entwickelt. Anforderungen: Dauertemperatur 220 °C, Beständigkeit gegen Elektrolyt-Dämpfe, UL 94 V-0.

Material: PEEK-GF20 die überlegene Chemikalienbeständigkeit und Hochtemperaturstabilität rechtfertigten hier den Mehrpreis gegenüber PPS-GF20.

FAQ — Häufige Fragen

Sind PEEK-GF20 und PPS-GF20 im FFF-3D-Druck für HV-Anwendungen zertifiziert?

Die Materialien selbst sind UL-94-gelistet. Für gedruckte Bauteile in sicherheitskritischen HV-Systemen ist eine bauteilspezifische Qualifizierung (z. B. nach IEC 61439 oder Kundenanforderung) durch den Anwender erforderlich. Malping liefert auf Anfrage vollständige Materialzertifikate und Prüfprotokolle.

Welche minimalen Wandstärken sind bei PEEK-GF20 und PPS-GF20 im FFF-Druck realisierbar?

In der Praxis sind Wandstärken ab ca. 0,5 mm (1 Perimeter) zuverlässig herstellbar. Für elektrisch relevante Isolationsstrecken empfehlen wir mind. 1,5–2,0 mm Wandstärke, um prozessbedingte Poren auszuschließen.

Kann Malping auch größere Serien von Platinenhalterungen produzieren?

Ja, per FFF wirtschaftlich bis ca. 1000 Stück pro Variante. Bei größeren Serien empfehlen wir eine Kostenabwägung mit Spritzguss oder Granulat-3D-Druck (FGF). Malping berät bei der Make-or-Buy-Entscheidung transparent.

Wie unterscheiden sich PEEK-GF20 und ungefülltes PEEK für Elektroanwendungen?

Ungefülltes PEEK hat eine niedrigere Steifigkeit und höhere Zähigkeit. PEEK-GF20 bietet durch den Glasfaseranteil höheren E-Modul und bessere Dimensionsstabilität bei Wärme. Für formstabile Halterungen und Strukturbauteile ist die GF20-Variante fast immer vorzuziehen. Der CTI-Wert ist bei beiden vergleichbar.

Wie lange dauert die Lieferung von Prototypen?

Standardlieferzeit für FFF-Prototypen aus PEEK-GF20 oder PPS-GF20: 10 Werktage ab Auftragsbestätigung und freigegebenen CAD-Daten. Expresslieferungen (3-4 Werktage) sind ebenfalls möglich.

Fazit: Das richtige Material für Ihre Elektroanwendung

PEEK-GF20 und PPS-GF20 sind komplementäre Materialien, nicht Konkurrenten. Die Wahl hängt von Temperaturanforderung, Kriechstromklasse, Flammschutz und Kostensensitivität ab. Als Faustregel:

•  PPS-GF20: Standard-Hochvolt und Platinenhalterungen bis 200 °C. Exzellenter CTI, beste Kosten-Leistungs-Relation.

•  PEEK-GF20: Wenn zusätzlich extreme Temperaturen, Chemikalienbeständigkeit oder maximale Mechanik gefordert sind.

Ihr nächster Schritt

→  STEP-Datei und/oder PDF-Zeichnung einsenden: info@malping.de

→  Wir prüfen Geometrie und Materialeignung kostenlos — und empfehlen das optimale Material

→  Angebot oder Rückfragen von uns innerhalb von 24 h (Werktage)

→ malping.de

Über den Autor: Dr.-Ing. Bastian Gaedike ist Gründer und Geschäftsführer der Malping GmbH (Brand: Materialpinguin) in Neuhausen auf den Fildern. Der promovierte Materialwissenschaftler spezialisiert sich auf die Verarbeitung von Hochleistungspolymeren mittels FFF und FGF (Granulatdruck) sowie deren CNC-Nachbearbeitung.

PPS-GF20 im 3D-Druck: Elektrischer Isolationskunststoff für Platinen-Rahmen und Elektronikanwendungen

Ein Hochvolt-Stecker aus Natur-PEEK und ein Verbindungsbauteil aus PPS-GF20.

Warum PPS-GF20 im Elektronikbereich immer häufiger gefragt ist

Wer im Elektronik- und Leistungselektronikbereich 3D-gedruckte Gehäuseteile, Platinen-Rahmen oder Steckergehäuse sucht, stößt schnell auf ein Dilemma: Standard-Thermoplasten wie PA12 oder ABS reichen thermisch oder chemisch oft nicht aus – PEEK hingegen ist teuer und für viele Serienanwendungen überdimensioniert.

Genau hier positioniert sich PPS-GF20 (Polyphenylensulfid mit 20 % Glasfasern) als technisch überzeugende und wirtschaftlich attraktive Lösung. Das Material vereint elektrische Isolation, Flammwidrigkeit, Temperaturstabilität bis 220 °C und hervorragende chemische Beständigkeit – zu einem Bruchteil der Kosten von PEEK.

Malping verarbeitet PPS-GF20 sowohl per FFF (Filamentdruck) als auch per FGF-Granulatdruck (Granulatdruck) auf dem AIM3D ExAM 510. Für größere Platinen-Rahmen oder Serienteile rechnet sich der Granulatdruck gegenüber dem Filamentdruck besonders deutlich.

Materialeigenschaften von PPS-GF20 im Überblick

PPS ist ein teilkristalliner Hochleistungsthermoplast, der in der Elektronikindustrie seit Jahrzehnten als Spritzgusskompound eingesetzt wird. Die Glasfaserverstärkung mit 20 % Anteil (GF20) erhöht Steifigkeit und Dimensionsstabilität deutlich gegenüber ungefülltem PPS.

Elektrische und thermische Kennwerte

•       Durchgangswiderstand: >10¹⁵ Ω·cm – zuverlässige elektrische Isolation auch unter Feuchteeinfluss

•       Dielektrische Konstante: ~3,5 bei 1 MHz – günstig für HF-nahe Anwendungen

•       Dauergebrauchstemperatur: 200–220 °C – ausreichend für die meisten PCB-Baugruppen

•       Kurzzeittemperatur: bis 260 °C – relevant bei Reflowlöt-Prozessen (bleifreies Lot)

•       Flammwidrigkeit: UL 94 V-0 ohne Additive – erfüllt gängige Normen für Elektronikgehäuse

Mechanische Kennwerte

•       E-Modul: ~9 GPa – deutlich steifer als PEEK natur (~4 GPa), nah an PEEK-GF20

•       Zugfestigkeit: ~130–150 MPa – für tragende Rahmenstrukturen geeignet

•       Kriechneigung: sehr gering – Formstabilität auch unter Dauerlast und Wärme

•       Wasseraufnahme: <0,05 % – vernachlässigbar, wichtig für elektrische Kennwerte

Elektronikanwendungen: Platinen-Rahmen, Steckergehäuse und mehr

Die Kombination aus elektrischer Isolation, Flammwidrigkeit und Temperaturbeständigkeit macht PPS-GF20 zu einem Vorzeigematerial für folgende Elektronikanwendungen im 3D-Druck:

Platinen-Rahmen und PCB-Träger

Platinen-Rahmen aus PPS-GF20 isolieren PCBs zuverlässig gegen Gehäusemasse und benachbarte Baugruppen. Der hohe E-Modul verhindert Verwölbung unter thermischer Last: ein häufiges Problem bei PA-basierten Rahmen. Im Gegensatz zu gefrästen Epoxidharzteilen lassen sich mit dem 3D-Druck Hinterschnitte, Kabelführungen und Steckeraufnahmen in einem Bauteil vereinen.

Typisches Anwendungsbeispiel: Leistungselektronik-Modul mit mehreren PCBs, bei dem jede Platine in einem eigenen PPS-GF20-Rahmen fixiert und elektrisch vom Aluminiumgehäuse getrennt ist.

Steckergehäuse und Kontaktträger

PPS-GF20 erfüllt die Anforderungen von IEC 60335 und ähnlichen Normen für Kontaktträger ohne weitere Additive. Die geringe Wasseraufnahme sichert konstante dielektrische Eigenschaften auch in feuchten Umgebungen (z. B. Automotive, Industrieautomation).

•       Einzelstücke und Kleinserien für Prototypen und Sonderanschlüsse

•       Ersatzteile für abgekündigte Steckergehäuse (Digital Inventory)

•       Variantenreiche Stecker mit mehreren Kontaktreihen ohne Werkzeugkosten

Isolationsbuchsen, Distanzstücke und Kabelführungen

Isolationsbuchsen zwischen Schrauben und PCB sind ein klassisches Anwendungsfeld. Der FFF-/FGF-3D-Druck ermöglicht hier die schnelle Fertigung kundenspezifischer Geometrien – vom einfachen Zylinder bis zu komplexen Kabeldurchführungsplatten mit integrierten Clip-Systemen.

Wärmeableitende Strukturen (mit PPS-CF als Alternative)

Für Anwendungen, bei denen neben Isolation auch eine definierte Wärmeableitung gefragt ist, bietet sich PPS-CF (carbonfaserverstärkt) an – dann jedoch mit leitfähigen Eigenschaften, die eine gesonderte Beurteilung erfordern. PPS-GF20 bleibt das Material der Wahl, wenn elektrische Isolation oberste Priorität hat.

PPS-GF20 vs. PEEK: Wann welches Material?

PEEK ist das bekannteste Hochleistungspolymer im 3D-Druck – aber nicht immer das richtige. Die folgende Tabelle zeigt die wichtigsten Unterschiede für Elektronikanwendungen:

Eigenschaft	PPS-GF20	PEEK (natur)	Relevanz Elektronik
Dauertemperatur	220 °C	250 °C	Reflowlöten bis 260 °C*
E-Modul	~9 GPa	~4 GPa (natur)	Formstabilität Rahmen
Dielektr. Konstante	~3,5 @ 1 MHz	~3,2 @ 1 MHz	HF-Isolation
Durchgangswiderstand	>10¹⁵ Ω·cm	>10¹⁵ Ω·cm	PCB-Isolation
Flammwidrigkeit	UL 94 V-0	UL 94 V-0	Gehäuse, Rahmen
Chem. Beständigkeit	sehr gut	exzellent	Reinigung, Flussmittel
Materialkosten	~100 €/kg	500–700 €/kg	Kostenhebel

* Kurzzeittemperaturen beim Reflowlöten erfordern Einzelfallprüfung; PPS-GF20 kann bei bleifreiem Lot (260 °C Peak) an Grenzen stoßen.

Wann PPS-GF20 die bessere Wahl ist

•       Dauerbetrieb bis 220 °C

•       Kostenoptimierung: PPS-GF20-Filament kostet ca. 100 €/kg vs. 500–700 €/kg für PEEK-Filament

•       Hohe Steifigkeit gefragt: PPS-GF20 übertrifft PEEK natur beim E-Modul deutlich

•       Serienanwendungen und größere Stückzahlen, wo Materialkosten direkt auf die Teilekosten schlagen

•       UL 94 V-0 ohne Flammschutzmittel-Additive

Wann PEEK die bessere Wahl ist

•       Dauerbetrieb >220 °C oder kurzzeitiger Einsatz bis 300+ °C (z. B. direkt an Leistungshalbleitern)

•       Höchste chemische Beständigkeit, z. B. gegen aggressive Reinigungsmittel in der Medizintechnik

•       Wenn Normen oder Lastenheft PEEK explizit vorschreiben

•       Biokompatibilitätsanforderungen (ISO 10993)

Bei Unsicherheit: Malping berät technisch und erstellt Angebote für beide Materialien zum Direktvergleich.

CNC-Nachbearbeitung

Für präzise Passungen an Steckerpins, Schraubenbohrungen oder PCB-Auflagen kombiniert Malping den FGF-Druck mit CNC-Nachbearbeitung aus einem Haus. Toleranzen bis ±0,05 mm sind damit für funktionskritische Kontaktflächen erreichbar – ohne Outsourcing an einen zweiten Dienstleister.

FAQ – Häufige Fragen zu PPS-GF20 im 3D-Druck

Ist PPS-GF20 für Platinen-Rahmen geeignet?

Ja – PPS-GF20 bietet exzellente elektrische Isolation (>10¹⁵ Ω·cm), UL 94 V-0-Flammwidrigkeit und ausreichende Temperaturstabilität für die meisten Elektronikanwendungen bis 220 °C Dauereinsatz.

Wann lohnt sich PEEK statt PPS-GF20?

PEEK ist sinnvoll bei dauerhaften Temperaturen >220 °C (z. B. Reflowlöten-Umgebung), höchsten chemischen Anforderungen oder wenn Normen PEEK explizit fordern.

Welche Toleranzen sind erreichbar?

Mit CNC-Nachbearbeitung erreicht Malping Toleranzen bis ±0,05 mm – relevant für passgenaue Steckergehäuse und Platinen-Rahmen. Ohne Nachbearbeitung ±0,1 mm.

Ist GF20 elektrisch leitfähig?

Nein – Glasfasern (GF) sind elektrisch isolierend. Erst CF-Varianten (carbonfaserverstärkt) wären leitfähig; PPS-GF20 bleibt Isolationsmaterial.

PPS-GF20-Bauteile anfragen – Platinen-Rahmen, Steckergehäuse, Isolationsteile

Malping liefert PPS-GF20-Bauteile vom Einzelprototyp bis zur Kleinserie – per FFF-Filamentdruck oder FGF-Granulatdruck, optional mit CNC-Nachbearbeitung für Passungsmaße.

► Jetzt unverbindlich anfragen: info@malping.de

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