Was ist PEEK-Filament? Welche Eigenschaften hat PEEK? Für wen eignet sich PEEK-Filament und wann nutze ich es? Unser PEEK Wiki gibt Antwort auf alle Fragen zum 3D-Druck mit PEEK. Es zeigt die Vor- und Nachteile von PEEK, zeigt Anwendungsbeispiele, gibt Tipps für die ersten Schritte mit PEEK und zeigt außerdem welche 3D-Drucker PEEK drucken können. Das ist das umfangreiche und kostenlose Kompendium zum PEEEK-3D-Druck von den Experten des 3D-grenzenlos Magazins.

Inhalt: EinführungEigenschaften von PEEKAnwendungsbereiche von PEEKVorteile von PEEKNachteile von PEEKAnleitung zum 3D-Druck mit PEEKPEEK-3D-Drucker kaufen5 Tipps zur Anwendung von PEEK-FilamentenPEEK vs. ABS – Gegenüberstellung der MaterialeigenschaftenVergleich von PEEK mit PEKK, Ultem und PPSUPEEK-Filament kaufenFAQ zu PEEK-FilamentWas für ein Material ist PEEK?Was ist das PEEK-Filament?Wie kann man PEEK drucken?Was aus PEEK drucken?Ist das PEEK Filament schädlich?Ist PEEK giftig?Ist PEEK lebensmittelecht?Wo ist PEEK enthalten?Wo kann PEEK gekauft werden?Material der nächsten Stufe – Carbon PEEK

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Immer mehr Unternehmen setzen für den 3D-Druck das PEEK-Filament ein. Das PEEK-Polymer (Polyetheretherketon) gilt als eines der besten Kunststoffe in der 3D-Branche und ist ein organisches thermoplastisches und farbloses Polymer, welches unter allen Thermoplasten einige der besten Ergebnisse weltweit erzielt. PEEK ist Teil der PAEK (Polyaryletherketon)-Familie.

Da das PEEK-Filament über eine breite Palette einzigartiger Eigenschaften verfügt, ist es ein interessantes Material für eine Reihe diverser Branchen. PEEK wurde bereits von Branchen wie der Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrt, Öl- und Gasindustrie sowie der Medizin als eines der Hauptfilamente angepriesen. Inzwischen gilt das PEEK-Filament als die perfekte Wahl für spezielle Konstruktionen, bei denen die Herstellung von Prototypen mit traditionellen Techniken und Metall schwierig ist, aber auch für die Herstellung in kleinen Stückzahlen.

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PEEK hat eine Temperaturbeständigkeit, die bis zu 260 Grad Celsius beträgt. Dadurch kann das PEEK-Filament in vielen Anwendungsbereichen eingesetzt werden, wo Geräte mit einer extremen Temperaturbeständigkeit gefragt sind. Zudem kann PEEK auch mit hohem Druck, Gasen und ätzenden Flüssigkeiten sehr gut umgehen. Das Material findet auch in medizinischer Industrie immer häufiger seine Anwendung, da es leicht zu sterilisieren ist und eine geringe Feuchtigkeitsaufnahme aufweist.

Beim 3D-Druck mit PEEK muss seine Kristallisierung kontrolliert werden, weil sich ein Teil des Materials kristallisiert und es dadurch zur Veränderung der Dichte kommt. Daher müssen Temperaturschwankungen dringend vermieden und hohe Temperaturniveaus des Gehäuses, der Platte und Extrusion aufrechterhalten werden. Um mit dem hochtemperaturbeständigen PEEK-Filament zu drucken, muss ein 3D-Drucker mit einem Extruder vorhanden sein. Dieser muss in der Lage sein, mindestens 400 Grad Celsius zu erreichen. Außerdem ist eine auf 230 Grad Celsius beheizte Heizplatte sowie ein auf 120 Grad beheiztes Gehäuse notwendig, um Verformungen zu vermeiden und das gedruckte Objekt einfach entfernen zu können.

PEEK gilt als ein sehr anspruchsvolles Material, bietet aber sehr interessante chemische und mechanische Eigenschaften für die industrielle Anwendung. Es hat dielektrische (nicht elektrisch leitende) Eigenschaften, ist sterilisierbar, hat eine hohe chemische Beständigkeit und ist sehr verschleiß- und hitzefest. Zudem wird Polyetheretheretherketon häufig als Ersatz für bestimmte Metalle angewendet und bietet ein hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis. Seine Eigenschaften werden durch die schwierige Entflammbarkeit abgerundet, was das Material insbesondere für Sektoren wie die Luft- und Raumfahrt interessant macht. Hier müssen bestimmte Objekte nämlich hohen Rauch- und Brandentwicklungsanforderungen gerecht sein.

Aufgrund der guten Eigenschaften vom PEEK-Filament haben viele verschiedenen Märkte und Branchen den 3D-Druck mit PEEK als Methode zur Herstellung von Prototypen und Produktteilen eingeführt. Für den 3D-Druck gilt PEEK als ein Hochleistungsmaterial, das mit großer Präzision und Zuverlässigkeit hochwertige Endprodukte gewährleistet, die stark und langlebig sind und gleichzeitig gut aussehen.

Die aktuell drei wichtigsten und größten Branchen, in denen das PEEK-Filament zum Einsatz kommt, sind:

+ Metallersatz + Hochtemperaturbeständig + Gewichtsreduzierung bis zu 80 % + Günstiger als das CNC-Fräsen + Höhere Materialausbeute im Vergleich zur Metallverarbeitung + Starke Belastbarkeit + Resistent gegenüber Chemikalien (bis zu einer bestimmten Temperatur)

– Das PEEK-Material kann sehr hohen Temperaturen standhalten – sogar bis zu einer Temperatur von 200 Grad Celsius. Wird jedoch diese Grenze überschritten, kann PEEK Schwierigkeiten damit haben, Chemikalien wie Salpetersäure, konzentrierten Schwefel, Fluor, Chlor, Bromid sowie Nitrobenzol und Ketonen zu widerstehen. Die Polymerstruktur wird bei 145 Grad Celsius (Glasübergangstemperatur) gummiartig oder wirkt als viskose Flüssigkeit.

– Auch wenn PEEK der UV-Strahlung ausgesetzt wird, kann es stark geschwächt werden. Eine Pigmentschicht aus speziellen Rußpartikeln, die auf das PEEK hinzugefügt wird, kann dieses Problem bekämpfen. Die Entflammbarkeit von PEEK bleibt jedoch auch ohne den Zusatz von Additiven gering.

– Für den Druck mit PEEK-Filament wird ein leistungsstarker Hochtemperatur-3D-Drucker benötigt, was den 3D-Druck mit PEEK-Filament ziemlich teuer macht. Trotz des hohen Preises von PEEK, hat das Material einige erstaunliche Fähigkeiten im Vergleich zu anderen Materialien.

Um mit dem PEEK-Filament drucken zu können, muss der 3D-Drucker gewisse Voraussetzungen erfüllen. Damit sind hauptsächlich die Hardware sowie die Druckparameter gemeint. Bei der Hardware gelten der Extruder, das Heizbett, die Druckplatte sowie der Bauraum als die wichtigsten Bestandteile für den 3D-Druck mit dem PEEK-Filament.

In puncto Druckparameter sind folgende Einstellungen wichtig:

Bei den Materialien PEEK, PEKK, Ultem und PPSU handelt es sich um Hochleistungspolymere, die alle eine breite chemische Beständigkeit, hohe Festigkeit, Hitzebeständigkeit und Dimensionsstabilität aufweisen. Der Begriff PAEK bezieht sich auf alle Kunststoffe innerhalb der Polyetherketone-Familie, einschließlich PEEK, PEKK und PEEK-CF.

Sowohl PEKK als auch PEEK weisen eine geringe Entflammbarkeit, hohe Temperaturbeständigkeit und hohe mechanische Festigkeit auf. Dennoch bestehen chemische Unterschiede bei den einzelnen Materialien. So hat das PEEK im Vergleich zu PEKK eine etwas niedrigere Hitzebeständigkeit. Von Natur aus ist PEKK teurer als PEEK, obwohl auch PEEK selbst nicht gerade günstig ist im Vergleich zu anderen Materialien ist.

Was ist PEEK-CF? PEEK mit Kohlefaser verstärkt trägt die Bezeichnung PEEK-CF. Diese Verstärkung verbessert die Druckfestigkeit und Steifigkeit enorm, wodurch sich das Material für dynamisch beanspruchte Teile gut eignet. Auch die Hitzebeständigkeit von 280 Grad Celsius ist höher als bei PEEK und PEKK.

Unterschied PEEK und ULTEM: Die unterschiedlichen morphologischen Strukturen sind ein wesentlicher Unterschied zwischen Ultem und PEEK: PEEK ist teilkristallin, während Ultem amorph ist. Dies hat einen großen Einfluss auf die Leistung bei erhöhten Temperaturen. Die Kosten sind aber der größte Unterschied zwischen PEEK und Ultem: PEEK gilt als eines der teuersten Polymere für den 3D-Druck, während Ultem zu geringeren Kosten vergleichbare Eigenschaften bietet. Durch die deutlich höhere Hitzebeständigkeit eignet sich PEEK besser für Hochtemperatur- und Hochlastanwendungen. Anderseits lässt sich Ultem leichter als PEEK bearbeiten, da PEEK zu Bearbeitungszwecken normalerweise CNC-Fräsen erfordert.

Ultem und PPSU sind ähnliche Materialien, da beide amorph sind, doch PPSU hat eine bessere chemische Beständigkeit und Schlagzähigkeit im Gegensatz zu Ultem. Zudem bietet das Material eine ausgezeichnete Hydrolysebeständigkeit und kann bei Temperaturen bis zu 180 Grad Celsius angewendet werden. Durch die hervorragende Hydrolysebeständigkeit eignet es sich perfekt für Sanitäranwendungen. Im Vergleich zu PEEK ist PPSU jedoch hinsichtlich Elastizität, Zugfestigkeit und Druckfestigkeit unterlegen.

Nachfolgend finden Sie eine Sammlung der am häufigsten gestellten Fragen und den Antworten zum PEEK-Filament. Die Liste der Fragen und Antworten (FAQ) wird fortlaufend aktualisiert.

PEEK ist ein technischer, teilkristalliner und einzigartiger Thermoplast, der eine hervorragende chemische und thermische Beständigkeit bietet. Aus dem hochtemperaturbeständigem PEEK gefertigte Komponenten können Temperaturen von bis zu 260 Grad Celsius standhalten, wodurch das Hochleistungspolymer in vielen Anwendungsbereichen zum Einsatz kommt.

PEEK oder Polyetheretherketon ist ein thermoplastischer und temperaturbeständiger Kunststoff mit einem hohen Schmelzpunkt von 335 Grad Celsius. Im Vergleich zu Metallen mit ähnlichen Eigenschaften ist das PEEK-Filament um bis zu 70 % leichter, kann aber die zum Großteil dieselbe mechanische und thermische Stabilität aufweisen.

Für den 3D-Druck mit PEEK ist ein 3D-Drucker mit einem Extruder, eine bis auf 230 Grad Celsius beheizte Heizplatte und ein auf 120 Grad Celsius beheiztes Gehäuse notwendig. Der Extruder muss mindestens eine Temperatur von 400 Grad Celsius erreichen können. Dies sind die Hauptvoraussetzungen, um Verformungen zu vermeiden und die gedruckten Teile leicht zu entfernen.

Durch die Sterilisierbarkeit kann PEEK für Produkte im medizinischen Bereich angewendet werden, unter anderem für die Fertigung maßgeschneiderter Implantate. In der Automobilindustrie sowie der Luft- und Raumfahrt wird PEEK für die Herstellung von On-Demand-, Sonder-, Leichtbau- und Hochleistungsteilen angewendet.

Mit einer außergewöhnlichen thermischen und mechanischen Beständigkeit kann das PEEK-Filament im Vergleich zu den meisten anderen Kunststoffen dem Lösen in Ölen und anderen Substanzen standhalten. Darüber hinaus werden bei Brandbeanspruchung fast keine schädlichen Dämpfe oder Gase freigesetzt, was das PEEK-Filament für eine Vielzahl von Branchen nützlich macht.

Da PEEK zunehmend im medizinischen Bereich zum Einsatz kommt und aus diesem Material maßgeschneiderte Implantate gefertigt werden, wird es als ungiftig eingestuft.

PEEK ist nicht schädlich für die menschlichen Zellen und wird als lebensmittelecht eingestuft. Mittlerweile gibt es viele Anbieter von lebensmittelechten PEEK-Filamenten. So kommen aus PEEK gefertigte Geräte oft in Kontakt mit Lebensmitteln und haben dabei keine negativen Auswirkungen.

PEEK findet in vielen unterschiedlichen Bereichen eine Anwendung, insbesondere in der Automobilindustrie sowie der Luft- und Raumfahrt für die Herstellung von hochtemperaturbeständigen Bauteilen. Zudem lässt sich PEEK auch im Isolationsmaterial für Stromversorgungskabel, als Isolierwerkstoff, Wafercarrier in der Halbleitertechnik, in Zahnimplantaten und Gerüsten für Zahnersatz, als Kernmaterial für Instrumentensaiten, Schaltungsträger, UHV-Technik, Düsenhalterung bei FDM-3D-Druckern, Matrixmaterial für chemikalienbeständige Carbon-Komposit-Gleitlager, Tennissaiten, in der Lebensmittelindustrie, chemischen Industrie, pharmazeutischen Industrie und der Medizintechnik vorfinden.

Für den 3D-Druck ist PEEK derzeit überwiegend in Filamentform erhältlich. Die Hauptproduzenten des Materials sind Chemie-Unternehmen wie Evonik, Solvay und Victrex, aber auch zahlreiche Maschinenhersteller wie Apium, 3DGence, Intamsys und Innovatefil. Bei der Preisbetrachtung fällt schnell auf, dass das PEEK-Filament ein sehr hochpreisiges Filament ist. Derzeit liegt der Preis zwischen 350 und 700 € pro Kilogramm.

Der Hersteller EOS bot den Hochleistungswerkstoff PEEK HP3 als erster und einziger für das SLS-Verfahren an. Das PEEK-Filament kann heutzutage jedoch einfach online gekauft werden. Dabei gibt es mehrere Anbieter, die sich auf den Verkauf von 3D-Drucker-Filamenten spezialisiert haben und über eine breite Auswahl in den einzelnen Filamentgruppen verfügen.

Das Carbon PEEK-Filament ist ziemlich neu auf dem Markt und verleiht den Teilen bessere mechanische Eigenschaften als jedes andere vorhandene 3D-Druckmaterial. Durch die Kombination von Kohlefasern mit dem Hochleistungspolymer PEEK ist dies aktuell das stärkste Polymer auf dem Markt der 3D-Druckfilamente. Mit ausgezeichneter Festigkeit und Beständigkeit gegen thermischen Abbau sowie hervorragenden mechanischen Eigenschaften kann das Carbon PEEK-Filament in vielen Branchen zum Einsatz kommen.

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