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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PEEK vs. ULTEM vs. PPS-GF20

Welches Hochleistungspolymer passt zu meiner Anwendung?

Ein Bauteil aus PPS-GF. Hergestellt mittels FGF (Granulatdruck).

Einleitung: Drei Materialien, eine entscheidende Wahl

Wer hochbelastete Kunststoffbauteile im 3D-Druck fertigen möchte, steht früher oder später vor derselben Frage: PEEK, ULTEM (PEI) oder PPS? Alle drei gelten als Hochleistungsthermoplaste – doch dahinter verbirgt sich ein erheblicher Unterschied in Verarbeitbarkeit, Kosten, thermischer Stabilität und Anwendungsprofil.

Dieser Artikel liefert einen technisch fundierten, praxisnahen Vergleich der drei Materialien, inklusive echter Kennwerte aus Datenblättern und klarer Empfehlungen für typische industrielle Anwendungsszenarien. Malping verarbeitet alle drei Materialien sowohl per FFF als auch per FGF-Pelletdruck auf dem AIM3D ExAM 510.

Die drei Materialien im Profil

1. PEEK – der unbestrittene Hochleistungskönig

Polyetheretherketon (PEEK) ist das leistungsstärkste standardmäßig im 3D-Druck verfügbare Hochleistungspolymer. Es vereint exzellente mechanische Eigenschaften, außergewöhnliche Chemikalienresistenz, biokompatible Sondergüten sowie eine Dauergebrauchstemperatur von bis zu 250 °C und das bei vergleichsweise geringem Gewicht.

Im Malping-Portfolio ist PEEK in drei Varianten verfügbar: naturfarben (unfilled), GF20 (glasfaserverstärkt) und CF30 (kohlefaserverstärkt). Für die Großserienproduktion und voluminöse Bauteile setzt Malping auf den FGF-Pelletdruck, bei dem Granulat statt Filament verwendet wird – was die Materialkosten von 500-700 €/kg (Filament) auf 80–150 €/kg (Granulat) reduziert.

Herausforderung: PEEK erfordert Drucktemperaturen von 380–420 °C sowie eine beheizte Baukammer und stellt höchste Anforderungen an Druckerhardware und Prozessparameter.

2. ULTEM 9085 (PEI) – die starke PEEK-Alternative

Polyetherimid (PEI), in der Variante ULTEM 9085, ist der Standard für den additiven Fertigungseinsatz in der Luft- und Raumfahrt. Das Material erfüllt die FAR 25.853-Norm für Flame, Smoke and Toxicity (FST) – eine Zertifizierung, die im Flugzeugbau praktisch alternativlos macht. Wie alle PEI-Typen ist ULTEM 9085 amorph und hat keinen definierten Schmelzpunkt.

Im Vergleich zu ULTEM 1010 hat 9085 einen niedrigeren Glasübergangspunkt von ~186 °C (vs. ~217 °C) und keine FDA-Zulassung für Lebensmittelkontakt – dafür aber die für den industriellen 3D-Druck entscheidende FST-Zertifizierung und eine höhere Schlagzähigkeit. Es ist das mit Abstand am weitesten verbreitete PEI-Material in der industriellen FFF-Fertigung.

Herausforderung: ULTEM 9085 ist empfindlich gegenüber aggressiven Lösemitteln, halogenierten Verbindungen und konzentrierten Säuren. Die mechanischen Kennwerte – insbesondere Steifigkeit und Zugfestigkeit – liegen deutlich unterhalb von PEEK, was den Einsatz bei strukturell hochbelasteten Bauteilen einschränkt. Die Wasseraufnahme (~1,1 %) ist zudem höher als bei PEEK und PPS-GF20.

3. PPS-GF20 – der unterschätzte Kostensieger

Polyphenylensulfid (PPS) mit 20 % Glasfaserverstärkung ist das am häufigsten unterschätzte Material in diesem Trio. PPS bietet eine inhärente Chemikalienresistenz, die selbst PEEK in bestimmten Medien (z. B. starke Säuren) ebenbürtig ist, und erreicht UL94 V-0 bei bereits 1,5 mm Wanddicke.

Die Drucktemperatur liegt mit 310–350 °C deutlich niedriger als bei PEEK oder ULTEM, was den Prozess zugänglicher macht und Energie spart. Die Wasseraufnahme ist mit 0,11 % (Gleichgewichtswert bei 70 % rF, 23 °C) ausgesprochen niedrig – ein Vorteil in feuchten oder nassen Umgebungen.

Für Automotive- und Elektronikanwendungen, bei denen elektrische Isolation (Oberflächenwiderstand > 10¹² Ω, Durchschlagsfestigkeit 6,05 kV/mm) und Maßhaltigkeit im Vordergrund stehen, ist PPS-GF20 häufig die wirtschaftlichste Wahl.

Herausforderung: PPS-GF20 ist nicht biokompatibel und eignet sich nicht für medizintechnische Anwendungen. Zudem ist die HDT bei 1,8 MPa (125,8 °C nach Glühen bei 130 °C) deutlich niedriger als bei PEEK. Durch Nachglühen bei 230 °C kann die HDT auf bis zu 219,6 °C gesteigert werden. Die Glasfaser erfordert verschleißfeste Düsen (Stahl oder PKD-bestückt).

Kennwert-Vergleich auf einen Blick

Die folgende Tabelle basiert auf Herstellerdatenblättern (Ensinger TECAFIL, 3DXTech FibreX, Fiberon PPS-GF20) sowie Malping-internen Prüfergebnissen. Alle Werte beziehen sich auf 3D-gedruckte Prüfkörper (X-Y-Ebene, geglüht).

Eigenschaft	PEEK (CF30)	ULTEM 9085 (PEI)	PPS-GF20
Dichte	1,30–1,43 g/cm³	1,34 g/cm³	1,36 g/cm³
Glasübergangs-temp. (Tg)	~143 °C	~186 °C	95 °C
Schmelzpunkt	~343 °C	-	279,6 °C
HDT (0,45 MPa)	~250–280 °C	~153 °C	236,3 °C*
HDT (1,8 MPa)	~200–230 °C	~130 °C	125,8 °C*
Zugfestigkeit (X-Y)	~150–200 MPa	~71 MPa	64,1 MPa
Zug-E-Modul (X-Y)	~13.000 MPa	~2.540 MPa	4.552 MPa
Biegefestigkeit (X-Y)	~220–260 MPa	~115 MPa	102,3 MPa
Biege-E-Modul (X-Y)	~12.000 MPa	~2.690 MPa	4.111 MPa
Charpy (X-Y, gekerbt)	~10–15 kJ/m²	~5–8 kJ/m²	7,3 kJ/m²
Wasseraufnahme	<0,1 %	~1,1 %	0,11 %
Flammschutz	UL94 V-0	UL94 V-0 + FAR 25.853	UL94 V-0
Chemikalienresistenz	Ausgezeichnet	Mittel	Sehr gut
Biokompatibilität	Ja	Nein	Nein
Drucktemperatur	380–420 °C	350–390 °C	310–350 °C
Preisniveau Filament	Hoch	Mittel–Hoch	Mittel
FGF-Granulat verfügbar	Ja	Ja	Ja

* PPS-GF20: HDT-Werte nach Glühen bei 130 °C. Nach Glühen bei 230 °C steigen HDT (0,45 MPa / 1,8 MPa) auf 248,9 °C / 219,6 °C.

Anwendungsprofil: Wann welches Material?

Die Materialwahl hängt von drei zentralen Faktoren ab: thermische Dauerbelastung, mechanisches Anforderungsprofil und regulatorische Rahmenbedingungen. Die nachfolgende Entscheidungsmatrix gibt eine erste Orientierung.

Anwendungsszenario	PEEK	ULTEM 9085	PPS-GF20
Dauertemperatur > 200 °C	✅ Erste Wahl	❌ Nicht geeignet	⚠️ Nur geglüht
Hohe mechanische Last (CF-Variante)	✅ Erste Wahl	➖ Mittelmäßig	➖ Mittelmäßig
Medizintechnik / Implantate	✅ Beste Option	❌ Nicht geeignet	❌ Nicht geeignet
Chemische Umgebung / Lösemittel	✅ Ausgezeichnet	⚠️ Eingeschränkt	✅ Sehr gut
Elektrische Isolation (UL94 V-0)	✅ Ja	✅ Ja	✅ Ja
Luft- & Raumfahrt (FAR 25.853 FST)	⚠️ Möglich	✅ Erste Wahl	❌ Nicht zertifiziert
Großvolumige Bauteile (FGF)	✅ Ideal	✅ Gut geeignet	✅ Gut geeignet
Kostensensible Serienteile	❌ Teuer	⚠️ Mittel	✅ Günstigste Option
Automotive / Elektronik	✅ Möglich	✅ Möglich	✅ Erste Wahl

Detailanalyse nach Branchen

Maschinenbau und Anlagenbau

Hochtemperaturanwendungen mit statischen und dynamischen Lasten sind das Kerngebiet von PEEK CF30. Lager, Gleitringe, Führungselemente und Gehäusebauteile, die dauerhaft über 150 °C betrieben werden, lassen sich mit PPS-GF20 nicht abdecken. ULTEM ist hier für Strukturbauteile grenzwertig.

Für voluminöse Maschinenbauteile ab ca. 300 cm³ Bauteilvolumen lohnt sich die FGF-Technologie von Malping wirtschaftlich deutlich: Der Kostenvorteil durch Pelletgranulat summiert sich bei größeren Serien erheblich.

Elektrotechnik und Elektronik

Alle drei Materialien erreichen UL94 V-0. PPS-GF20 ist hier häufig die erste Wahl: niedrige Drucktemperatur, sehr gute elektrische Isolation (Durchschlagsfestigkeit 6,05 kV/mm, Oberflächenwiderstand > 10¹² Ω), geringe Feuchtigkeitsaufnahme und vergleichsweise günstige Materialkosten machen PPS zum Effizienz-Champion in diesem Segment. ULTEM 9085 ist die Pflichtlösung, sobald FAR 25.853 FST-Konformität gefragt ist.

Bei Anwendungen mit extremen Temperaturen oder aggressiven Reinigungsmedien bleibt PEEK alternativlos.

Medizintechnik

PEEK (naturfarben) ist in der Medizintechnik gesetzt: Es ist biokompatibel, sterilisierbar (Dampf, EtO, Gammastrahlung) und in implantatnahen Anwendungen erprobt. ULTEM 9085 ist in diesem Segment nicht geeignet – wer medizinische Zulassungen benötigt, sollte auf ULTEM 1010 (FDA/NSF-Freigabe) oder PEEK-Medizingrades zurückgreifen. PPS-GF20 scheidet für dieses Segment vollständig aus.

Chemische Industrie und Labortechnik

PPS-GF20 zeigt hervorragende Resistenz gegenüber den meisten Säuren, Laugen und organischen Lösemitteln – und steht damit PEEK kaum nach. Für chemisch stark beanspruchte Bauteile, bei denen keine extremen Temperaturen auftreten, ist PPS-GF20 die wirtschaftlichere Wahl. ULTEM ist bei konzentrierten Säuren und halogenierten Lösemitteln deutlich anfälliger – das sollte bei der Materialwahl berücksichtigt werden.

Druckbarkeit und Prozessanforderungen

Die Verarbeitbarkeit unterscheidet sich erheblich und beeinflusst nicht nur die Teilequalität, sondern auch den wirtschaftlichen Aufwand.

PEEK

•       Drucktemperatur: 380–420 °C

•       Beheizte Baukammer erforderlich (> 100 °C)

•       Abrasive CF/GF-Varianten erfordern verschleißfeste Düsen

•       FGF-Druck möglich: AIM3D ExAM 510 (510×510×400 mm Bauvolumen)

•       Trocknung: essenziell (< 0,1 % Feuchte vor dem Druck)

ULTEM 9085 (PEI)

•       Drucktemperatur: 350–390 °C

•       Beheizte Baukammer empfohlen (≥ 70 °C)

•       Amorph – geringer Verzug, aber keine Chemikalienresistenz gegenüber Lösemitteln

•       FAR 25.853 FST-Zertifizierung – Voraussetzung für Aerospace-Einsatz

•       Kein Glühen erforderlich für Standardanwendungen

PPS-GF20

•       Drucktemperatur: 310–350 °C

•       Druckbett: 80–90 °C, Raumtemperatur-Baukammer möglich

•       Verschleißfeste Düse (Stahl/Rubin) zwingend erforderlich

•       Trocknung: 100 °C / 10 h vor dem Druck; < 20 % relativer Luftfeuchte bei Lagerung

•       Glühen bei 130 °C / 10 h empfohlen; bei 230 °C für maximale HDT

•       Schrumpf: X-Y ca. 0,35–0,49 %, Z ca. 0,25–0,28 % (nach Glühen)

Wirtschaftlichkeit: Kosten im Überblick

Die Materialkosten sind nur ein Teil der Gesamtrechnung. Prozessaufwand, Ausschussquote und Nachbearbeitung spielen ebenfalls eine Rolle.

PEEK-Filament: 500-700 €/kg | PEEK-Granulat (FGF): 80–120 €/kg

ULTEM 9085-Filament: 150–280 €/kg | Granulat: 30-100 €/kg, begrenzt verfügbar

PPS-GF20-Filament: 110–150 €/kg | günstiger als ULTEM und deutlich günstiger als PEEK

Für voluminöse Bauteile (> 300 cm³) bietet Malpings FGF-Granulatdruck mit dem AIM3D ExAM 510 den höchsten wirtschaftlichen Hebel. Bei PEEK-Granulat liegen die reinen Materialkosten rund 80 % unter dem Filamentpreis – bei gleichzeitig deutlich größerem Bauvolumen (104 Liter vs. ~27 Liter bei FFF-Systemen).

→ Mehr zur FGF-Wirtschaftlichkeit, können Sie hier nachlesen.

Fazit: Kein Material ist universell

PEEK, ULTEM und PPS-GF20 sind keine austauschbaren Alternativen – sie sind komplementäre Materialien mit klar abgegrenzten Stärken.

•       PEEK ist die erste Wahl, wenn maximale thermische, mechanische und chemische Belastbarkeit gefragt sind – und in der Medizintechnik ohne Alternative.

•       ULTEM 9085 überzeugt als Aerospace-zertifiziertes Material (FAR 25.853 FST) und ist der industrielle FFF-Standard für Luft- und Raumfahrt sowie Transportanwendungen mit Flammschutzanforderungen.

•       PPS-GF20 ist der wirtschaftliche Champion für Automotive, Elektronik und chemisch belastete Umgebungen – mit exzellenter elektrischer Isolation und niedrigster Drucktemperatur im Trio.

Malping verarbeitet alle drei Materialien in Serie – per FFF für präzise Kleinbauteile und per FGF-Pelletdruck für voluminöse Bauteile bis 510×510×400 mm. Wir beraten Sie kostenlos bei der Materialauswahl.

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Unser PEEK-3D-Druck-Guide: Guide

Mehr Infos zum FGF Granulatdruck: Granulat

FAQ – Häufige Fragen

Kann PPS-GF20 PEEK ersetzen?

Für Anwendungen bis ca. 120 °C Dauertemperatur und ohne Biokompatibilitätsanforderungen ist PPS-GF20 eine wirtschaftlich sinnvolle Alternative. Oberhalb dieser Grenze oder bei extremen mechanischen Anforderungen ist PEEK weiterhin die bessere Wahl.

Ist ULTEM 9085 besser als PEEK?

Nicht generell. ULTEM 9085 hat seinen entscheidenden Vorteil in der FAR 25.853-Zertifizierung für Aerospace und einer einfacheren Verarbeitbarkeit. PEEK ist in nahezu allen mechanischen und thermischen Kennwerten überlegen und bleibt alternativlos bei Hochtemperatur- und Biokompatibilitätsanforderungen. ULTEM 9085 ist keine thermische Alternative zu PEEK. Die Einsatztemperatur liegt mit ~170 °C deutlich unter dem von PEEK (~260 °C).

Welches Material hat die beste Chemikalienresistenz?

PEEK und PPS-GF20 liegen auf vergleichbar hohem Niveau. Bei bestimmten konzentrierten Laugen oder organischen Lösemitteln kann PPS-GF20 sogar im Vorteil sein. ULTEM ist gegenüber halogenierten Lösemitteln und konzentrierten Säuren anfälliger.

Warum brauche ich beim FGF-Druck von PPS-GF20 eine verschleißfeste Düse?

Die Glasfasern in PPS-GF20 sind stark abrasiv. Standardmäßige Messingdüsen werden innerhalb weniger Stunden signifikant abgetragen, was zu Maßabweichungen und Qualitätsproblemen führt. Für alle glasfaser- und kohlefaserverstärkten Materialien empfiehlt Malping ausschließlich gehärtete Stahldüsen oder PKD-bestückte Düsen..

PEEK 3D-Druck vs. CNC-Fertigung

Wann lohnt sich 3D-Druck?

von Dr.-Ing. Bastian Gaedike, Malping GmbH, #MATERIALPINGUIN

Das Wichtigste in 30 Sekunden

PEEK lässt sich sowohl CNC-fräsen als auch im 3D-Druck verarbeiten – beide Wege haben ihre Berechtigung.

CNC ist stark bei engen Toleranzen und glatten Oberflächen.

3D-Druck gewinnt bei komplexen Geometrien, kurzen Durchlaufzeiten und Materialeffizienz.

Die Entscheidung hängt von Geometrie, Stückzahl, Toleranz und Budget ab.

Malping GmbH beherrscht beide Verfahren und berät Sie neutral.

Ein additiv gefertigtes PEEK-Bauteil mit nachbearbeiteter Oberfläche.

Einleitung

PEEK (Polyetheretherketon) gehört zu den leistungsstärksten Hochleistungskunststoffen der Welt. Es widersteht Temperaturen bis 250 °C im Dauerbetrieb, ist chemikalienbeständig, biokompatibel und dabei erheblich leichter als Metall. Kein Wunder, dass es in der Chemie-, Medizintechnik-, Luft- und Raumfahrt- sowie Maschinenbaubranche so gefragt ist.

Wer ein PEEK-Bauteil fertigen lassen möchte, steht vor einer grundlegenden Frage: CNC-Fräsen oder 3D-Druck? Beide Verfahren können PEEK verarbeiten – aber sie unterscheiden sich erheblich in ihren Stärken. Dieser Artikel gibt Ihnen einen ehrlichen, praxisnahen Vergleich.

Die zwei Verfahren kurz erklärt

CNC-Fräsen von PEEK

Beim CNC-Fräsen wird aus einem PEEK-Halbzeug (Stab, Platte) Material herausgefräst. Das Werkzeug folgt einem computergesteuerten Pfad und "subtrahiert" Material, bis das gewünschte Bauteil entstanden ist. Das Ergebnis: sehr hohe Maßgenauigkeit, glatte Oberflächen, vollständig isotrop. Das heißt, das Bauteil hat in alle Richtungen gleiche mechanische Eigenschaften, weil es aus einem homogenen Rohmaterial stammt.

Herausforderung: Komplexe Innengeometrien, Hinterschneidungen oder interne Kanäle sind nur schwer oder gar nicht realisierbar. Außerdem entsteht Materialabtrag, bei teuren PEEK-Rohlingen sehr schmerzhaft.

PEEK 3D-Druck (FFF / FGF)

Im 3D-Druck (FFF = Fused Filament Fabrication oder FGF = Fused Granulate Fabrication) wird PEEK schichtweise aufgetragen. Ein Druckkopf erhitzt das Material auf über 400 °C und baut das Bauteil von unten nach oben auf. Das Ergebnis: maximale Gestaltungsfreiheit, minimaler Materialverbrauch, kurze Vorlaufzeiten.

Herausforderung: Die Schichtstruktur führt zu anisotropen Eigenschaften (unterschiedliche Festigkeit je nach Richtung) und etwas raueren Oberflächen. Enge Toleranzen unter 0,05 mm erfordern eine CNC-Nachbearbeitung.

Die Malping GmbH setzt für den PEEK-3D-Druck u. a. den ExAM 510 von AIM3D ein – ein FGF-Granulatdrucker, der direkt mit PEEK-Granulat arbeitet und damit Material- und Prozesskosten deutlich senkt.

Der direkte Vergleich

Kriterium	CNC-Fräsen	PEEK 3D-Druck
Geometrie	Komplex möglich, aber aufwändiger	Komplexe Geometrien problemlos
Werkzeugkosten	Hoch (Fräser, Aufspannung)	Keine Werkzeugkosten
Maßtoleranz	±0,02 mm typisch	±0,1–0,3 mm typisch
Oberfläche	Sehr glatt (Ra < 1 µm)	Schichttextur sichtbar
Stückzahl	Ab 1 Stück wirtschaftlich	Ab 1 Stück wirtschaftlich
Materialausnutzung	Spanend, hoher Abtrag	Additiv, kaum Verschnitt
Vorlaufzeit	1–3 Tage	1–2 Tage
Innere Strukturen	Nicht möglich	Möglich (Gitter, Kanäle)

Wann welches Verfahren?

CNC ist besser wenn ...	3D-Druck ist besser wenn ...
Sehr enge Toleranzen (< 0,05 mm)	Komplexe Innengeometrien / Kanäle
Glatte Dichtflächen nötig	Leichtbau durch Gitterstrukturen
Kleine Details (< 1 mm)	Einzelstücke / Prototypen schnell
Nacharbeit auf Maß nötig	Design-Iterationen kostengünstig
Hohes Stückvolumen mit Toleranz	Material sparen bei teuren PEEK-Rohlingen

Mein Tipp: Viele Bauteile profitieren von einer Kombination – 3D-Druck für die Grundform, CNC-Nachbearbeitung für kritische Passungen und Dichtflächen. Malping GmbH bietet genau diesen hybriden Ansatz.

3 Praxisbeispiele aus dem Maschinenalltag

1. Chemie- & Prozessindustrie: Pumpengehäusedeckel

Aufgabe: Ein Deckel für eine Chemiepumpe muss aus PEEK sein: aggressive Medien, 180 °C Einsatztemperatur, Druckdichtheit.

•       CNC-Fräsen wäre die klassische Wahl: eng toleriert, dichte Oberfläche.

•       Im konkreten Fall half 3D-Druck: integrierter Strömungskanal innen, weniger Teile, schnellere Verfügbarkeit.

•       Ergebnis: 10 Tage statt 6 Wochen Lieferzeit, 40 % weniger Kosten.

2. Medizintechnik: Instrumentenhalterung im Sterilisationsbereich

Aufgabe: Halterung für chirurgische Instrumente, autoklavierbar, maßgenaue Passungen.

•       Hier war CNC die richtige Wahl: Toleranz ±0,02 mm gefordert, Oberfläche Ra < 0,8 µm.

•       Die Geometrie war einfach genug, um wirtschaftlich gefräst zu werden.

•       Ergebnis: Norm-konforme Teile, wirtschaftlich ab Stückzahl 5.

3. Maschinen- & Anlagenbau: Führungselement mit Leichtbau-Gitter

Aufgabe: Führungselement für einen Linearantrieb – PEEK wegen Abriebfestigkeit, aber möglichst leicht.

•       3D-Druck mit internem Gitter: gleiche Tragfähigkeit, 35 % weniger Gewicht.

•       CNC wäre hier gar nicht möglich gewesen (Innenstruktur).

•       Ergebnis: Funktionsintegration, die mit klassischer Zerspanung nicht erreichbar war.

Häufige Fragen

Ist PEEK 3D-Druck so gut wie gefrästes PEEK?

Mechanisch: fast. In Z-Richtung (senkrecht zu den Schichten) ist die Festigkeit geringer. Für viele Anwendungen ist das kein Problem – bei Zug- und Druckbelastungen in der Ebene sind die Werte sehr gut. Fragen Sie uns nach einer belastungsgerechten Druckorientierung.

Welche Toleranzen erreicht der PEEK 3D-Druck?

Typisch ±0,1–0,2 mm. Mit CNC-Nachbearbeitung kritischer Flächen: ±0,02 mm und besser. Für die meisten Gehäuse, Halterungen und Funktionsbauteile ist das absolut ausreichend.

Ab welcher Stückzahl lohnt CNC mehr als 3D-Druck?

Das lässt sich pauschal nicht sagen – es hängt stark von der Geometrie ab. Einfache Drehteile sind oft ab Stückzahl 10 mit CNC günstiger. Komplexe Geometrien mit Hinterschneidungen bleiben im 3D-Druck wirtschaftlicher, unabhängig von der Stückzahl. Sprechen Sie uns an – wir rechnen beides durch.

Fazit

Es gibt kein universell "besseres" Verfahren. CNC-Fräsen und PEEK-3D-Druck sind Werkzeuge – und wie jedes Werkzeug entfalten sie ihr Potenzial nur im richtigen Einsatz. Als Materialpinguine – exotisch, aber hochgradig angepasst – kennen wir beide Welten und helfen Ihnen, die richtige Entscheidung zu treffen.

Ihr Bauteil verdient das richtige Verfahren. Nicht das nächstbeste.

Kostenloses Erstgespräch

Sie haben ein PEEK-Bauteil in der Planung?

Wir analysieren Ihre Anforderungen und empfehlen das passende Fertigungsverfahren – ohne Verkaufsdruck.

Kontakt: info@malping.de | www.malping.de | #MATERIALPINGUIN

Autor

Dr.-Ing. Bastian Gaedike

Gründer & Geschäftsführer, Malping GmbH

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