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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