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