PEEK-Bauteile nach Zeichnung fertigen lassen
Sie haben eine Zeichnung, die PEEK als Werkstoff vorsieht. Vielleicht handelt es sich um ein Bauteil, das derzeit aus dem Vollen gefräst wird, wobei 80 Prozent des teuren Rohmaterials als Späne im Recycling landen. Vielleicht ist es ein Ersatzteil, für das keine Werkzeuge existieren. Oder vielleicht ist es ein Prototyp, der bereits aus dem endgültigen Serienmaterial gefertigt werden soll und nicht nur als Ersatzlösung dient.
Wir fertigen dieses Bauteil additiv mittels FFF- oder FGF-Verfahren, führen eine Wärmebehandlung sowie Vermessung durch und bearbeiten es auf Wunsch spanend nach und das bereits ab Stückzahl eins. Auf dieser Seite erfahren Sie, welche Informationen wir von Ihnen benötigen, welche Toleranzen sich erzielen lassen, welche Eigenschaften ein gedrucktes PEEK-Bauteil tatsächlich aufweist und wo die Grenzen des Verfahrens liegen.
Kurzfassung
• Vier Materialien: PEEK 450 natur (lebensmittelecht, biokompatibel), GF-PEEK (isolierend), CF-PEEK (steifste Variante, ESD-sicher) und VESTAKEEP Care M20 CF30 G für Medizinprodukte
• Medizintechnik: Biokompatibilität gemäß ISO 10993-1 für bis zu 30 Tage Körperkontakt, USP Class VI – auch bei großen Bauteilen, da wir Granulat im FGF-Verfahren verarbeiten
• Verfahren: FFF-Filamentdruck und FGF-Granulatdruck bis 510 × 510 × 410 mm – wir sind einer der wenigen Anbieter weltweit mit FGF-Kapazität für PEEK
• Dauergebrauchstemperatur 260 °C, Schmelzpunkt 343 °C, Elastizitätsmodul bis 17.310 MPa bei CF-PEEK
• Toleranzen: ±0,2 mm im Druck (FFF), ±0,05 mm bei CNC-bearbeiteten Funktionsflächen
• Tempern im Umluftofen ist Standard und ohne Aufpreis enthalten – ohne diesen Schritt bleibt PEEK amorph und verliert seinen Temperaturvorteil
• Transparenz beim Z-Wert: PEEK 450 erreicht senkrecht zur Schichtebene 89 % der Zugfestigkeit in der XY-Ebene
• Standard-Lieferzeit: 2 Wochen · Produktion, Tempern und Prüfung in Neuhausen auf den Fildern
Von der Zeichnung zum Bauteil: der Ablauf
Schritt 1:
Technische Klärung
Wir prüfen ihre Zeichnung und wenden uns bei Fragen an Sie: Welche Abmessungen sind für die Funktion entscheidend, in welcher Richtung wirkt die Hauptlast, und wie hoch sind Betriebstemperatur und Belastung? Gegebenenfalls weisen wir Sie an dieser Stelle darauf hin, dass PEEK für Ihre Anwendung überdimensioniert ist.
Schritt 2:
Verfahrens- und Werkstoffauswahl
FFF, FGF oder Zerspanung aus dem Halbzeug. Unverstärkt, GF oder CF. Sie bekommen die Empfehlung mit Begründung, nicht nur den Preis.
Schritt 3:
Angebot und Freigabe
Wenn ein Standardhalbzeug zu klein, zu teuer oder gar nicht verfügbar ist, drucken wir den Vorformling endkonturennah. Der anschließende CNC-Schritt erfolgt gerne auch durch uns.
Schritt 4:
Fertigung
Druck im beheizten Bauraum, Temperung im Umluftofen mit kontrollierter Abkühlung, Entfernen der Stützstrukturen, spanende Nacharbeit der Funktionsflächen, falls vereinbart.
Schritt 5:
Messung und Versand
Gemessen wird am getemperten und nachgearbeiteten Bauteil, nicht davor. Auf Wunsch mit Messprotokoll.
Was wir von Ihnen brauchen
Je vollständiger Ihre ursprüngliche Anfrage ist, desto schneller können wir ein Angebot erstellen. Hier die Reihenfolge nach Wichtigkeit:
• 3D-Datei, vorzugsweise im STEP-Format (.step / .stp). Auch STL ist möglich, allerdings geht dabei die exakte Geometrie verloren. Falls Sie nur eine 2D-Zeichnung oder ein Muster vorliegen haben, können wir das Modell konstruieren – geben Sie uns einfach Bescheid.
• Zeichnung mit Toleranzangaben. Dies ist wichtiger als ein 3D-Modell, da sich nur so feststellen lässt, welche Maße für die Funktion entscheidend sind und welche nicht. Ein Bauteil, bei dem alle Maße mit einer Toleranz von ±0,05 mm festgelegt sind, ist unnötig teuer.
• Betriebstemperatur und mechanische Belastung. Beides zusammen, nicht nur die Temperatur. Ein Bauteil, das bei 200 °C lediglich sein Eigengewicht trägt, unterscheidet sich grundlegend von einem Bauteil unter Dauerbelastung.
• Richtung der Hauptbelastung. Diese bestimmt die Ausrichtung des Bauteils im Drucker und damit dessen tatsächliche Festigkeit. Dies ist die wichtigste Information, die Sie uns geben können.
• Angaben zu Medienkontakt (falls zutreffend): Chemikalie, Konzentration, Temperatur und Dauer.
• Stückzahl und Liefertermin. Auch wenn es sich nur um ein einzelnes Teil handelt und Sie es eigentlich schon gestern gebraucht hätten.
• Besondere Anforderungen: Biokompatibilität, Sterilisierbarkeit, Vakuumeignung, ESD-Eigenschaften, Rückverfolgbarkeit, Materialzertifizierung. Bei Medizinprodukten müssen zudem Art und Dauer des Körperkontakts angegeben werden, dies ist entscheidend für die Materialauswahl.
PEEK ist teuer. Deshalb lohnt sich bei diesem Material sogar der Aufwand für das Fertigungsverfahren. Bei einem POM-Bauteil würde man das nicht einmal in Erwägung ziehen.
Die Materialrechnung
Beim Fräsen aus dem Vollen wird das gesamte Materialvolumen beschafft. Für ein Bauteil mit einem Nettovolumen von 200 cm³, das aus einer Rundstange von 800 cm³ gefertigt wird, werden 800 cm³ PEEK verbraucht – wovon 600 cm³ als wirtschaftlich nicht wiederverwertbare Späne anfallen. Beim 3D-Druck hingegen werden sowohl das Volumen des Bauteils als auch das der Stützstruktur verbraucht.
Ein weiterer Faktor ist das Rohmaterial selbst. Als Filament kostet PEEK 500 bis 700 Euro pro Kilogramm. Als Granulat, das wir direkt im FGF-Verfahren verarbeiten, liegt der Preis bei 50 bis 150 Euro pro Kilogramm. Bei großvolumigen Bauteilen fällt dieser Aspekt stärker ins Gewicht als die Materialausnutzung. Der Granulatdruck ermöglicht es uns, selbst PEEK-Bauteile mit einem Volumen von mehreren Litern kosteneffizient herzustellen – wir sind einer der wenigen Dienstleister weltweit, die PEEK im FGF-Verfahren verarbeiten.
Zudem fallen keine Zusatzkosten an: Es entstehen weder Werkzeugkosten noch Rüstzeiten für spezielle Vorrichtungen, und es gibt keine Mindestbestellmenge. Eine Konstruktionsänderung erfordert lediglich einen neuen Slicing-Durchlauf, keine neue Vorrichtung.
Wann Fräsen trotzdem die richtige Antwort ist
Wir übernehmen das Fräsen selbst und teilen Ihnen mit, ob dies die bessere Option darstellt. Dies gilt für Bauteile mit durchgehend engen Toleranzen, für Komponenten, die in allen drei Achsen gleichmäßigen Belastungen ausgesetzt sind, sowie für sehr kleine und komplexe Geometrien und für Fertigungsserien, bei denen die Bearbeitungskosten im Verhältnis zur Stückzahl ins Gewicht fallen. Oftmals ist eine Kombination die richtige Lösung: gedruckte, endkonturnahe Halbzeuge, deren Funktionsflächen anschließend auf das Endmaß bearbeitet werden. Dadurch lässt sich der Materialverbrauch erheblich reduzieren, ohne die Einhaltung der Toleranzen zu beeinträchtigen.
Warum gedruckt statt aus dem Vollen gefräst
FFF/FDM, FGF oder Zerspanung:
Welches Verfahren für ihr Bauteil
Kriterium | FFF (Filament) | FGF (Granulat) | Zerspanung |
|---|---|---|---|
Verfügbare Werkstoffe | PEEK 450 natur, GF-PEEK, CF-PEEK | GF-PEEK, CF-PEEK | alle, aus Halbzeug |
Sinnvolles Bauteilvolumen | bis ca. 1.000 cm³ | ab ca. 1.000 cm³ | beliebig |
Maximale Abmessung | PEEK 450 natur bis ca. 100 mm Kantenlänge (Richtwert) | 510 × 510 × 410 mm | abhängig vom Halbzeug |
Materialkosten PEEK | 500–700 €/kg | 50–150 €/kg | Halbzeugpreis + Verschnitt |
Aufbaurate | 50–100 g/h | bis 500 g/h | — |
Toleranz ohne Nacharbeit | ±0,2 mm | ±0,2–0,5 mm | ±0,01–0,05 mm |
Toleranz mit CNC-Nacharbeit | ±0,05 mm | ±0,05 mm | — |
Materialausnutzung | hoch | hoch | häufig unter 30 % |
Richtungsabhängigkeit | ja, Z schwächer | ja, Z schwächer | keine |
Typischer Einsatz | kleine Funktionsteile, filigrane Geometrien, Prototypen | Großbauteile, endkonturnahe Halbzeuge, Volumenteile | engste Toleranzen, allseitige Belastung, Serie |
Die Angaben zu Druckmenge, Druckgeschwindigkeit und Materialkosten beziehen sich auf unsere Anlagen (AIM3D ExAM 510 für das Granulatverfahren). Die Toleranzangaben gelten für Abmessungen bis 100 mm; bei größeren Bauteilen berechnen wir die längenabhängige Toleranz. PEEK 450 natur ist ausschließlich als Filament erhältlich; GF-PEEK und CF-PEEK verarbeiten wir sowohl als Filament als auch als Granulat. Der Wert von 100 mm für PEEK 450 natur ist ein Richtwert, keine starre Obergrenze. Zudem ist der Verzug während der Kristallisation ein entscheidender Faktor. Bitte kontaktieren Sie uns, falls Ihr Bauteil größer ist.
PEEK ist keine einzelne Sorte, sondern eine Materialfamilie. Wir fertigen drei Varianten. Die Wahl des richtigen Bauteils hängt von drei Fragen ab: Wie steif muss das Bauteil sein? Muss eine elektrische Isolierung gewährleistet sein? Gibt es Anforderungen an die Biokompatibilität oder den Lebensmittelkontakt?
Unsere PEEK-Werkstoffe
Werkstoff | Aufbau | Wofür | Zu beachten |
|---|---|---|---|
PEEK 450 natur | unverstärkt, beige, nur als Filament | Medizintechnik und Biokompatibilität, Lebensmittelkontakt nach EC 1935/2004 und FDA, zähe Funktionsteile mit Dehnungsreserve | Höchste Zähigkeit und Duktilität im Portfolio (19 % Bruchdehnung). Richtwert für die Bauteilgröße: bis ca. 100 mm Kantenlänge. |
GF-PEEK | 20 % Glasfaser, natur, Filament und Granulat | Elektrische Komponenten und Isolierteile, Maschinen- und Anlagenbau | Echter Isolator (>10¹³ Ohm/sq). Steifer als PEEK 450 bei ähnlicher Chemikalienbeständigkeit — und günstiger. Bis 510 × 510 × 410 mm. |
CF-PEEK | 30 % Carbonfaser, schwarz, Filament und Granulat | Maximale Steifigkeit und Festigkeit, tribologisch optimiert für Gleit- und Verschleißanwendungen, Luft- und Raumfahrt, Defence | Elektrischer Halbisolator, damit ESD-safe — aber kein Isolator. E-Modul 17.310 MPa, mehr als das Vierfache von PEEK 450. Bis 510 × 510 × 410 mm. |
VESTAKEEP Care M20 CF30 G | 30 % Carbonfaser, schwarz, nur als Granulat | Medizinprodukte mit bis zu 30 Tagen Körperkontakt, Instrumente und Vorrichtungen mit Sterilisations- und Desinfektionsmittelkontakt | Biokompatibilität nach ISO 10993-1 geprüft, USP <88> Class VI. Wird als Granulat geliefert und deshalb bei uns im FGF-Verfahren gedruckt — damit ohne die Größenbegrenzung von PEEK 450 natur. |
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Technische Kennwerte und Einsatzgrenzen
für PEEK, GF- und CF-PEEK im FFF/FGF-Druck
kompakt auf einer Seite.
Material-Kennwerte
Kennwert | Norm | PEEK 450 natur | GF-PEEK | CF-PEEK |
|---|---|---|---|---|
Zugfestigkeit XY | ISO 527 | 98 MPa | 105 MPa | 169 MPa |
Zugfestigkeit ZX | ISO 527 | 87 MPa | k. A. | 71 MPa |
E-Modul Zug XY | ISO 527 | 4.007 MPa | 7.250 MPa | 17.310 MPa |
E-Modul Zug ZX | ISO 527 | 3.657 MPa | k. A. | 4.165 MPa |
Bruchdehnung XY | ISO 527 | 19% | 2% | 3% |
Biegefestigkeit XY | ISO 178 | 154 MPa | 130 MPa | k. A. |
Biegesteifigkeit XY | ISO 178 | 3.550 MPa | 7.625 MPa | k. A. |
Dichte | ISO 1183 | 1,30 g/cm³ | 1,44 g/cm³ | 1,41 g/cm³ |
Wasseraufnahme | ISO 62 | 0,03% | k. A. | 0,50% |
Oberflächenwiderstand | ASTM D257 | k. A. | >10¹³ Ohm/sq | Halbisolator, ESD-safe |
Alle folgenden Werte wurden an FFF-gedruckten Prüfkörpern gemessen, nicht an Spritzgussteilen. Dies ist ein entscheidender Unterschied zu den meisten Online-Materialtests: Diese beschreiben die Eigenschaften eines PEEK-Bauteils, das auf die gleiche Weise gefertigt wurde wie Ihr Bauteil. Wenn für einen Parameter kein verlässlicher Wert vorliegt, wird anstelle einer Schätzung „n. v.“ (nicht verfügbar) angegeben.
Mechanische Kennwerte von PEEK im 3D-Druck
Gemessen an Testkörpern, die im FFF-Verfahren aus Filamenten der jeweiligen Hersteller gedruckt wurden. Verwendete Materialien: Ensinger TECAFIL PEEK VX natur (basierend auf Victrex PEEK 450), 3DXTech FibreX PEEK+GF20, Ensinger TECAFIL PEEK EV CF30 schwarz (basierend auf Evonik VESTAKEEP). Die Werte können je nach verwendetem FGF-Granulat variieren. „k.A.“ (keine Angabe) bedeutet, dass im Datenblatt des Herstellers kein Wert für diese Kombination aufgeführt ist – wir ergänzen hier keine Angaben, die wir nicht verifizieren können.
Thermische Kennwerte von PEEK im 3D-Druck
Kennwert | Norm | PEEK 450 natur | GF-PEEK | CF-PEEK |
|---|---|---|---|---|
Glasübergangstemperatur Tg | ASTM D3418 | 143 °C | 143 °C | 143 °C |
Schmelztemperatur Tm | ISO 11357 | 343 °C | 343 °C | 343 °C |
Max. Dauergebrauchstemperatur | — | 260 °C | 260 °C | 260 °C |
Wärmeausdehnung CLTE | ISO 11359 | 5 · 10⁻⁵/K | k. A. | 6 · 10⁻⁵/K |
Der wichtigste Punkt in der Tabelle liegt zwischen den Zeilen: Die Glasübergangstemperatur beträgt 143 °C und die Dauergebrauchstemperatur 260 °C. PEEK überbrückt diese Differenz von rund 120 Kelvin nur, wenn es in teilkristallinem Zustand vorliegt. Warum dies beim Drucken nicht automatisch geschieht, wird im nächsten Abschnitt erläutert.
Kristallinität: warum gedrucktes PEEK getempert werden muss
PEEK ist ein teilkristallines Polymer. Seine Temperatur- und Chemikalienbeständigkeit verdankt es nicht allein der Chemie seiner Molekülketten, sondern auch dem kristallinen Anteil seiner Mikrostruktur. Dieser Anteil bildet sich jedoch nur aus, wenn die Schmelze langsam genug abkühlt und ausreichend lange oberhalb der Glasübergangstemperatur verbleibt.
Genau das geschieht beim Drucken jedoch nicht automatisch. In einem kalten Bauraum erstarrt eine 0,2 mm dicke Schicht, die auf die vorherige aufgebracht wird, in Bruchteilen einer Sekunde. Das Ergebnis ist weitgehend amorphes PEEK: Es sieht aus wie PEEK, wiegt wie PEEK, kostet wie PEEK – verliert jedoch oberhalb der Glasübergangstemperatur von 143 °C seine Steifigkeit. Damit wird der eigentliche Grund für die Wahl von PEEK zunichte gemacht.
Deshalb setzen wir auf ein zweistufiges Verfahren: einen beheizten Bauraum während des Druckvorgangs, gefolgt von einer thermischen Nachbehandlung (Tempern) in einem Umluftofen mit kontrollierter Abkühlung. Erst dann entspricht das Bauteil exakt der Konstruktionsvorgabe. Und erst dann führen wir die Vermessung durch – da der Temperprozess die Abmessungen verändert, lässt sich der Endzustand erst zu diesem Zeitpunkt verifizieren.
Woran Sie einen Anbieter erkennen, der das überspringt:
Fragen Sie nach dem Temperprozess: Temperatur, Haltezeit, Abkühlgeschwindigkeit. Können Sie diese Fragen nicht beantworten, erhalten Sie amorphes PEEK zum Preis von teilkristallinem PEEK. Das Bauteil funktioniert bei Raumtemperatur einwandfrei, versagt jedoch im Einsatz bei 160 °C. Genau dann, wenn niemand das Versagen auf den Herstellungsprozess zurückführen würde.
Richtungsabhängigkeit: die Z-Achse
Das gedruckte Bauteil ist anisotrop. Innerhalb der Schichtebene sorgen die Maschen und Fasern für die Tragfähigkeit; senkrecht dazu ist allein die Verschweißung zwischen den Schichten für die Tragfähigkeit verantwortlich. Kaum jemand in unserer Branche veröffentlicht hierzu konkrete Zahlen. Wir tun dies, weil die Ausrichtung des Bauteils die wichtigste konstruktive Entscheidung bei einem gedruckten Bauteil darstellt – und diese lässt sich ohne Kenntnis der entsprechenden Werte nicht treffen.
Kennwert | PEEK 450 natur | CF-PEEK |
|---|---|---|
Zugfestigkeit XY | 98 MPa | 169 MPa |
Zugfestigkeit ZX | 87 MPa | 71 MPa |
Verhältnis XY : ZX | 1,13 : 1 — 89 % der XY-Festigkeit | 2,38 : 1 — 42 % der XY-Festigkeit |
E-Modul XY | 4.007 MPa | 17.310 MPa |
E-Modul ZX | 3.657 MPa | 4.165 MPa |
Verhältnis XY : ZX | 1,10 : 1 — 91 % des XY-Moduls | 4,16 : 1 — 24 % des XY-Moduls |
Diese sechs Zahlen verdeutlichen zwei Konstruktionsprinzipien, die in keinem Standard-Datenblatt zu finden sind:
• Unverstärktes PEEK 450 verhält sich nahezu isotrop. Mit einer Zugfestigkeit von 89 % und einem Elastizitätsmodul von 91 % in Z-Richtung ist es das Material mit der geringsten Richtungsabhängigkeit in unserem Portfolio. Bei typischen kurzfaserverstärkten Filamenten liegt dieses Verhältnis eher bei 3:1 bis 4:1. Wenn ein Bauteil mehrachsig belastet wird und die Belastungsrichtung nicht genau definiert ist, stellt unverstärktes PEEK 450 eine sichere Wahl dar – auch wenn die Festigkeit in der XY-Ebene nicht den Spitzenwert erreicht.
• Die Steifigkeit von CF-PEEK ist richtungsabhängig. Der Elastizitätsmodul in Z-Richtung beträgt 4.165 MPa – ein Wert, der praktisch dem von unverstärktem PEEK in der XY-Ebene (4.007 MPa) entspricht. Senkrecht zur Schichtebene sind die Kohlefasern wirkungslos: Man zahlt für 17.310 MPa, erhält in dieser Richtung jedoch nur 4.165 MPa Festigkeit. Die Fasern wirken ausschließlich innerhalb der Schichtebene; dort sollte also auch die Hauptlast angreifen.
Aus diesem Grund fragen wir bei jeder Anfrage nach der Richtung der Hauptlast. Diese Information hat den größten Einfluss auf die Festigkeit Ihres Bauteils – und bei CF-PEEK entscheidet sie darüber, ob das Bauteil seinen Preis wert ist. Bei reiner Zugbelastung senkrecht zur Schichtebene und gleichzeitigen hohen Anforderungen an die Steifigkeit ist das FFF-Verfahren ungeeignet. In diesem Fall setzen wir auf Fräsen.
Zum Vergleich: die Spritzguss-Referenz
Viele Zeichnungen enthalten Kennwerte aus Spritzguss-Datenblättern, meist von der Victrex-450-Serie, da diese als Industriestandard gilt. PEEK 450 natur basiert zwar auf genau diesem Rohmaterial, doch das fertige Spritzgussteil erreicht nicht in allen Punkten die entsprechenden Kennwerte. Wir stellen die Tabelle hier zur Verfügung, damit Sie die Zeichnungsspezifikation richtig einordnen können, anstatt sie ungeprüft in Ihre Anfrage zu übernehmen.
Kennwert (Spritzguss, 23 °C) | PEEK 450G | PEEK 450GL30 (30 % GF) | PEEK 450CA30 (30 % CF) |
|---|---|---|---|
Zugfestigkeit | 98 MPa | 179 MPa | 265 MPa |
Zugmodul | 4.000 MPa | 11.500 MPa | 28.000 MPa |
Bruchdehnung | 25% | 3,00% | 1,70% |
Biegemodul | 3.800 MPa | 11.000 MPa | 24.000 MPa |
HDT bei 1,8 MPa | 152 °C | 328 °C | 336 °C |
Dichte | 1,30 g/cm³ | 1,51 g/cm³ | 1,40 g/cm³ |
Technische Datenblätter von Victrex für 450G, 450GL30 und 450CA30, geprüft nach ISO 527 und ISO 75-2/Af an Spritzgussproben. Der Unterschied zum gedruckten Bauteil stellt keinen Qualitätsmangel dar, sondern ist eine Eigenschaft des Verfahrens und des Fasergehalts: Beim Spritzguss entsteht eine homogene, gleichmäßige Mikrostruktur, zudem enthalten die spritzgegossenen Typen mit 30 % Faseranteil mehr Fasern als unsere Druck-Compounds. Bei unverstärktem PEEK liegen wir jedoch sehr nah am Referenzwert – 98 MPa im Druckverfahren gegenüber 98 MPa im Spritzguss. Sollten in Ihrer Zeichnung die Werte dieser Tabelle als Abnahmekriterien festgelegt sein, setzen Sie sich bitte vorab mit uns in Verbindung.
Die ehrliche Antwort auf die Frage „Welche Toleranz lässt sich erzielen?“ lautet: Es kommt auf die Abmessungen an. Das gedruckte Bauteil wird nicht durchgehend gleich genau sein. Außenkanten, Bohrungen und Abmessungen zwischen Stützstrukturen verhalten sich unterschiedlich.
Toleranzen, Maßhaltigkeit und Prüfung
Merkmal | Wie gefertigt | Erreichbar |
|---|---|---|
Allgemeine Maße bis 100 mm | FFF gedruckt, getempert | ±0,2 mm |
Allgemeine Maße bis 100 mm | FGF gedruckt, getempert | ±0,2–0,5 mm |
Funktionsflächen, Passungen, Dichtsitze | gedruckt und spanend nachgearbeitet | ±0,05 mm |
Bohrungen mit Passungsangabe | vorgedruckt, gerieben oder gefräst | ±0,05 mm, H7 nach Absprache |
Gewinde | gefräst, geschnitten oder Gewindeeinsatz | nach Norm |
Ebenheit großer Flächen | gedruckt, planbearbeitet | nach Absprache je Bauteilgröße |
Oberfläche | wie gedruckt | sichtbare Schichtstruktur, Rauheit schichthöhenabhängig |
Oberfläche | spanend oder gestrahlt | nach Vorgabe |
Die Messungen erfolgen nach dem Tempern und der Nachbearbeitung. Auf Wunsch ist ein Messprotokoll der funktionskritischen Maße erhältlich. Sollte Ihre Zeichnung eine Allgemeintoleranz nach ISO 2768 enthalten, teilen Sie uns bitte mit, welche Toleranzklasse maßgeblich ist. Bei einem gedruckten Bauteil lässt sich diese Vorgabe naturgemäß nicht einhalten, bei einem nachbearbeiteten Bauteil hingegen in der Regel schon.
Was auf Ihrer Zeichnung steht
und was davon gedruckt wird
Zeichnungen sind in der Regel für die spanende Fertigung ausgelegt. Einige Angaben haben in der additiven Fertigung eine andere Bedeutung oder erfordern eine Entscheidung. Wir klären diese fünf Punkte stets im Vorfeld:
Allgemeintoleranz
ISO 2768-m oder -f
Wir prüfen die Abmessungen, um festzustellen, was sich mit dem Druckteil realisieren lässt. Alles, was darüber hinausgeht, bearbeiten wir spanend nach oder wir hinterfragen, ob die Toleranz an der jeweiligen Stelle tatsächlich funktionsrelevant ist. Oft ist das nicht der Fall; die Angabe stammt lediglich aus dem Schriftfeld der Zeichnung.
Passungen
(H7, g6 und ähnliche)
Sie werden nicht gepresst, sondern spanend bearbeitet. Wir drucken das Loch mit Aufmaß vor und reiben oder fräsen es anschließend auf das Sollmaß.
Gewinde
Wir schneiden metrische Gewinde ab etwa M8. Für kleinere Größen, wechselnde Belastungen oder häufiges Demontieren empfehlen wir Gewindeeinsätze. In gedruckten Kunststoffteilen halten sie deutlich länger als geschnittene Gewinde.
Oberflächenangaben (Ra, Rz)
Diese Angaben gelten für spanend bearbeitete Oberflächen. Die gedruckte Oberfläche weist eine gerichtete Schichtstruktur auf, die sich nur unzureichend durch den Ra-Wert beschreiben lässt. Wenn die Oberflächenbeschaffenheit von funktionaler Bedeutung ist, führen wir eine Nachbearbeitung durch.
Werkstoffangabe „PEEK“ ohne Zusatz
Wir fragen bei Ihnen nach. Der Unterschied beim Elastizitätsmodul zwischen PEEK 450 und CF-PEEK ist vierfach (4.007 vs. 17.310 MPa) und hinsichtlich des elektrischen Verhaltens liegt der Unterschied zwischen einem echten Isolator und einem ESD-tauglichen Halbisolator.
Typische Bauteile, die wir fertigen
Maschinen- und Anlagenbau
Gleit- und Führungselemente, Verschleißplatten, Greiferbacken, Komponenten in beheizten Anlagenbereichen sowie Ersatzteile für Maschinen, für die keine Originalteile mehr verfügbar sind. CF-PEEK ist für diese Anwendungen tribologisch optimiert, während GF-PEEK eine formstabile und kostengünstigere Alternative darstellt.
Halbleiter-, Vakuum- und Reinraumtechnik
Komponenten für das Wafer-Handling, Halterungen und Isolatoren in Vakuumumgebungen – PEEK zeichnet sich durch geringe Ausgasung und Formstabilität bei Prozesstemperaturen aus.
Medizintechnik und Lebensmittelkontakt
Instrumentengriffe, Sterilisationsschalen, Klemmen und Halterungen. Für kompakte Bauteile verwenden wir PEEK 450, ein naturfarbenes Material, das biokompatibel ist und gemäß der Verordnung (EG) Nr. 1935/2004 sowie FDA-Richtlinien für den Lebensmittelkontakt zugelassen ist. Für größere medizintechnische Bauteile setzen wir VESTAKEEP Care M20 CF30 G ein; dieses Material wurde gemäß ISO 10993-1 für einen Körperkontakt von bis zu 30 Tagen geprüft und erfüllt die Anforderungen der USP Class VI. Da es als Granulat vorliegt, können wir es im FGF-Verfahren verarbeiten und sind nicht auf kleine Bauteile beschränkt. PEEK ist hydrolysebeständig und hält der Dampfsterilisation bei 134 °C dauerhaft stand.
Luft- und Raumfahrt sowie Verteidigungstechnik
Befestigungselemente, Kabelführungen und Sekundärstrukturen, bei denen Gewicht und Steifigkeit entscheidend sind. Das klassische Einsatzgebiet für CF-PEEK.
Öl-, Gas- und Energietechnik
Dichtungs- und Isolierkomponenten für den Einsatz unter Druck und Temperatureinwirkung sowie medienberührende Bauteile.
Prototypen aus Serienmaterial
Bauteile, die später als PEEK-Spritzgussteile in Serie gehen, können vorab im Originalmaterial getestet werden, anstatt die Materialentscheidung erst auf die Phase der Werkzeugerstellung zu verschieben.
Grenzen von gedrucktem PEEK -
was wir Ihnen vorher sagen
Ein gedrucktes Bauteil erreicht keine Eigenschaften, die denen des Spritzgusses gleichkommen, insbesondere nicht in der Z-Achse. Für Einzelteile, Vorrichtungen, Ersatzteile und Kleinserien ist dies unkritisch; bei sicherheitsrelevanten Bauteilen ist jedoch eine Bauteilprüfung unerlässlich.
PEEK ist bei Temperaturen über 143 °C ohne Temperung nicht einsetzbar. Dies ist kein Nachteil unseres Verfahrens, sondern eine Eigenschaft des Materials. Sie sollten sich jedoch bewusst sein, dass günstigere Angebote in diesem speziellen Punkt Abstriche machen.
Große, flache Bauteile neigen zum Verzug. PEEK schrumpft während der Kristallisation. Bei ungünstigen Geometrien lösen wir dieses Problem durch entsprechende Ausrichtung, Teilung der Bauteile oder durch Zugabe eines Aufmaßes mit anschließender Oberflächenbearbeitung. Bei unverstärktem PEEK 450 ist dies der Grund für die Größenbeschränkung; glas- (GF) und kohlefaserverstärkte (CF) PEEK-Kunststoffe verziehen sich aufgrund der Fasern deutlich weniger.
Konzentrierte Schwefelsäure greift PEEK an. Die ansonsten nahezu universelle Chemikalienbeständigkeit weist hier eine bekannte Ausnahme auf.
Begrenzte UV-Beständigkeit. Bei dauerhaftem Außeneinsatz verfärbt sich unverstärktes PEEK und wird an der Oberfläche spröde. Kohlefaserverstärkte Materialien sind beständiger; im Zweifelsfall ist eine Beschichtung die sauberere Lösung.
PEEK ist das teuerste Material in unserem Sortiment. Bei einer Dauergebrauchstemperatur von etwa 150 °C ist sein Einsatz in den meisten Fällen überdimensioniert. PPA und PPS-GF20 funktionieren ähnlich gut bei einem Bruchteil der Materialkosten. Wir weisen im Vorfeld darauf hin, auch wenn dies für uns einen geringeren Gewinn bedeutet. Wir möchten die wirtschaftlichste Lösung für Sie anbieten.
CF-PEEK nimmt mehr Feuchtigkeit auf als PEEK 450: 0,50 Prozent gegenüber 0,03 Prozent gemäß ISO 62. In den meisten Anwendungen spielt dies keine Rolle, sollte jedoch bei engen Passungen in dauerhaft feuchter Umgebung berücksichtigt werden.
Die Biokompatibilität hängt vom Rohmaterial ab, nicht vom Fertigungsverfahren. Unsere Standardmaterialien aus GF- und CF-PEEK sind nicht für Biokompatibilität ausgelegt. Für die Medizintechnik gibt es zwei Optionen: PEEK 450 natur für kompakte Bauteile und VESTAKEEP Care M20 CF30 G für größere Bauteile. Die Prüfung erstreckt sich auf oberflächlich angewendete Medizinprodukte, die bis zu 30 Tage lang mit dem Körper in Kontakt stehen, jedoch nicht länger. Der Lebensmittelkontakt gemäß der Verordnung (EG) Nr. 1935/2004 und den FDA-Vorschriften gilt ausschließlich für PEEK 450 natur. Der Einsatz von Implantaten ist ein gesonderter Sachverhalt, der weiterer Klärung bedarf.
Wann PEEK und wann etwas anderes
Dies sind vorläufige Richtwerte. Die Temperatur- und HDT-Daten für verschiedene Materialien basieren auf unterschiedlichen Prüfnormen sowie Verarbeitungsverfahren und sind daher nur bedingt vergleichbar. Weitere Einzelheiten entnehmen Sie bitte den jeweiligen Materialseiten.
Kriterium | PPA-CF25 / GF15 | PPS-GF20 | ULTEM 9085 | PEEK |
|---|---|---|---|---|
Dauergebrauch (Richtwert) | 150–180 °C | 200–220 °C | bis ca. 170 °C | bis 250 °C |
Chemikalien | Öle, Kraftstoffe, Glykole | sehr breit, auch Säuren | begrenzt | sehr breit |
Besonderheit | günstigster Hochtemperatur-Einstieg | nahezu keine Wasseraufnahme | FST-Zulassungen für die Luftfahrt | Hydrolysebeständig, sterilisierbar, biokompatible Typen |
Materialkosten | €€ | €€€ | €€€ | €€€€ |
Typischer Einsatz | Motorraum, Sensorik, Halterungen | Chemie, Medienkontakt | Kabinen- und Innenraumteile | Medizintechnik, Verschleißteile, Dauereinsatz heiß |
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Malping GmbH
Mörikestraße 30, 73765 Neuhausen auf den Fildern
Telefon: +49 7158 9823230
E-Mail: info@malping.de
Erreichbar von Montag bis Freitag 9 bis 17:30 Uhr
Wenn Sie bereits ein 3D-Modell haben, und direkt ein Angebot einholen möchten, schreiben Sie uns eine Mail: info@malping.de
Für allgemeine Anfragen nutzen Sie gerne unser Formular:
Häufige Fragen zur PEEK-Fertigung nach Zeichnung
Was benötigen Sie von mir, um ein PEEK-Bauteil nach meiner Zeichnung zu fertigen?
Ideal sind eine STEP-Datei und eine Zeichnung mit Toleranzangaben sowie Informationen zur Betriebstemperatur, zur mechanischen Belastung, zur Hauptbelastungsrichtung und zur Stückzahl. Falls kein 3D-Modell vorliegt, erstellen wir die Konstruktion anhand einer Zeichnung oder eines Musters. Eine Zeichnung allein ist kein Problem; sie verlängert lediglich die Zeit bis zur Angebotserstellung um einige Tage.
Welche Toleranzen sind bei gedrucktem PEEK möglich?
Beim FFF-Druck erreichen wir ±0,2 mm bei Abmessungen bis 100 mm, beim FGF-Granulatdruck ±0,2 bis ±0,5 mm. Bei spanend bearbeiteten Funktionsflächen – wie Passungen, Bohrungen oder Dichtflächen – sind ±0,05 mm realisierbar. Für die meisten Bauteile ist eine Kombination der Verfahren sinnvoll: Drucken dort, wo die Toleranz nicht kritisch ist, und spanende Bearbeitung dort, wo es darauf ankommt.
Warum muss gedrucktes PEEK nachbehandelt (getempert) werden?
PEEK ist teilkristallin; seine Temperaturbeständigkeit resultiert aus dem kristallinen Anteil der Mikrostruktur. Während des Druckvorgangs kühlt jede Schicht zu schnell ab, um ausreichend zu kristallisieren – das Bauteil bleibt weitgehend amorph und verliert oberhalb der Glasübergangstemperatur von 143 °C an Steifigkeit. Erst durch das Tempern in einem Umluftofen mit kontrollierter Abkühlung werden die Eigenschaften wiederhergestellt, für die PEEK ursprünglich ausgewählt wurde. Dies gehört bei uns zum Standard und verursacht keine Mehrkosten.
Kann ich ein Bauteil, das derzeit aus PEEK gefräst wird, einfach drucken lassen?
In vielen Fällen ja, aber nicht ohne vorherige Prüfung. Wir untersuchen drei Aspekte: Gibt es Abmessungen, die zwingend spanend bearbeitet werden müssen? Ist das Bauteil Zugspannungen senkrecht zur zu erwartenden Schichtebene ausgesetzt? Und basieren die Kennwerte der Zeichnung auf Spritzgussdaten? Oft ist das Ergebnis eine Hybridlösung: Drucken in Endkonturnähe, kombiniert mit dem Fräsen der Funktionsflächen.
Wie viel günstiger ist der Druck im Vergleich zum Fräsen aus dem Vollen?
Das hängt vom Verhältnis zwischen dem Bauteilvolumen und dem ursprünglichen Halbzeug ab. Bei einem Bauteil, das aus einem großen Block gefräst wird, ist die Einsparung erheblich: Beim Fräsen bezahlen Sie das gesamte Halbzeug, während beim Drucken nur das Volumen des Bauteils und der Stützstrukturen berechnet wird. Bei Bauteilen mit großem Volumen kommen die Kosten für den Granulatdruck hinzu: 50–150 Euro pro Kilogramm im Vergleich zu 500–700 Euro bei Filament. Bei kompakten Bauteilen mit geringem Materialabtrag kann das Fräsen jedoch wirtschaftlicher sein. Wir berechnen beide Optionen und teilen Ihnen das Ergebnis mit.
Welches PEEK sollte ich wählen – PEEK 450 natur, GF-PEEK oder CF-PEEK?
PEEK 450 natur empfiehlt sich, wenn Biokompatibilität oder Lebensmittelkontakt gefordert sind, das Bauteil widerstandsfähig sein muss (Bruchdehnung 19 %) oder die Belastungsrichtung nicht genau definiert ist – es verhält sich nahezu isotrop, wobei das XY-Z-Verhältnis 1,13:1 beträgt. GF-PEEK ist die richtige Wahl, wenn das Bauteil bei gleichbleibender Steifigkeit elektrisch isolierend wirken muss (>10¹³ Ohm/sq). Zudem ist es kostengünstiger als PEEK 450. CF-PEEK bietet maximale Steifigkeit und Festigkeit – E-Modul 17.310 MPa und Zugfestigkeit 169 MPa – und eignet sich für Gleit- und Verschleißanwendungen sowie für ESD-Umgebungen. Für Medizinprodukte steht eine vierte Option zur Verfügung: VESTAKEEP Care M20 CF30 G. Nennen Sie uns einfach den Lastfall, die Temperatur, die Isolationsanforderungen sowie die Bauteilgröße, und die Auswahl erfolgt nahezu automatisch.
Ist gedrucktes PEEK biokompatibel und lebensmittelecht?
Das hängt vom Material ab, nicht vom Verfahren. Für den Lebensmittelkontakt verwenden wir das naturfarbene PEEK 450 gemäß der Verordnung (EG) Nr. 1935/2004 und den FDA-Vorschriften; es ist zudem biokompatibel, jedoch auf Bauteile mit einer Kantenlänge von ca. 100 mm beschränkt. Für größere Medizinprodukte setzen wir VESTAKEEP Care M20 CF30 G von Evonik ein: Dieses Material ist nach ISO 10993-1 für Medizinprodukte mit Oberflächenkontakt (bis zu 30 Tage Körperkontakt) geprüft und entspricht der Norm USP <88> Class VI. Da dieses Material als Granulat geliefert wird, drucken wir es im FGF-Verfahren – bei Bauteilgrößen von bis zu 510 × 510 × 410 mm. PEEK ist zudem hydrolysebeständig und hält einer Dampfsterilisation dauerhaft stand. Wichtig: Geprüft wird nur der Rohstoff. Die Konformität des fertigen Medizinprodukts liegt in der Verantwortung des Inverkehrbringers – wir stellen die Materialdokumentation und die Rückverfolgbarkeit sicher. Anwendungen im Implantatbereich unterliegen besonderen Anforderungen, die wir im Einzelfall besprechen.
Wie hoch ist die Festigkeit eines gedruckten PEEK-Bauteils senkrecht zur Schichtebene?
Dies hängt stark vom Material ab; wir veröffentlichen die entsprechenden Kennwerte. PEEK 450 natur erreicht in der ZX-Richtung eine Festigkeit von 87 MPa gegenüber 98 MPa in der XY-Richtung – das entspricht 89 Prozent der Festigkeit und 91 Prozent des Elastizitätsmoduls. Dies ist ein außergewöhnlich guter Wert für ein FFF-Bauteil, wodurch das Material sehr unempfindlich gegenüber der Bauteilausrichtung ist. CF-PEEK schneidet deutlich schlechter ab: 71 MPa in der ZX-Richtung gegenüber 169 MPa in der XY-Richtung, wobei der Elastizitätsmodul von 17.310 auf 4.165 MPa sinkt. Die Kohlefasern wirken ausschließlich innerhalb der Schichtebene. Deshalb fragen wir bei jeder Anfrage nach der Hauptbelastungsrichtung.
Wie lange dauert die Fertigung?
Die Standardlieferzeit beträgt zwei Wochen ab Freigabe. Auf Anfragen reagieren wir innerhalb eines Werktages. Wenn es eilt, kontaktieren Sie uns bitte – kleine Bauteile können wir meist deutlich schneller fertigen, abhängig von der Maschinenverfügbarkeit und davon, ob eine Nachbearbeitung erforderlich ist.
Wie sieht es mit Gewinden, Anschlüssen und Dichtflächen aus?
Wir fertigen Anschlüsse und Dichtflächen durch spanende Bearbeitung, nicht durch Pressen. Metrische Gewinde schneiden wir ab einer Größe von etwa M8; für kleinere Gewinde, wechselnde Belastungen oder häufiges Demontieren sind Gewindeeinsätze die langlebigere Lösung. Bitte kennzeichnen Sie diese Details in der Zeichnung, damit wir die entsprechende Nachbearbeitung von Anfang an berücksichtigen können.
Versenden Sie auch ins Ausland?
Ja, weltweit. Bitte beachten Sie dabei eventuelle Beschränkungen aufgrund von Handelsembargos oder Vorschriften für Dual-Use-Güter.
Über den Autor
Dr.-Ing. Bastian Gaedike
Gründer und Geschäftsführer der Malping GmbH, Neuhausen auf den Fildern.
Malping fertigt Bauteile aus Hochleistungspolymeren im FFF- und FGF-Verfahren, darunter PEEK, PEKK, PPS-GF20, PPA-CF25 und PPA-GF15, inklusive aller nachgelagerter Prozesse (Zerspanung, Oberflächenbehandlung, etc.).
Kontakt: info@malping.de
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