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.