PEEK (Polyetheretherketon) ist ein Hochleistungs-Thermoplast, der eine Dauergebrauchstemperatur von bis zu 260 °C mit hoher Festigkeit, ausgezeichneter Chemikalienbeständigkeit und inhärenter Flammwidrigkeit verbindet. PEEK-Kunststoff zählt zu den leistungsfähigsten – und zugleich teuersten – Kunststoffen überhaupt. Deshalb kommt er dort zum Einsatz, wo Metalle zu schwer sind und Standardkunststoffe an ihre thermischen oder chemischen Grenzen stoßen.
Dieser Leitfaden erläutert die Eigenschaften und Typen von PEEK, vergleicht das Material mit anderen technischen Kunststoffen und gibt praktische Tipps für die Konstruktion und Bearbeitung von PEEK-Teilen.
Was ist PEEK-Kunststoff?
PEEK ist ein teilkristalliner Thermoplast aus der Familie der Polyaryletherketone (PAEK). Er zählt zu den Hochleistungskunststoffen – den sogenannten „Super“-Konstruktionskunststoffen – und liegt damit eine Stufe über technischen Kunststoffen wie POM und Nylon (Polyamid). Seine Molekülkette aus aromatischen Ringen, die über Ether- und Ketongruppen verbunden sind, verleiht PEEK seine herausragende Hitzebeständigkeit, Steifigkeit und chemische Stabilität.
Anders als Alltagskunststoffe wie Polyethylen oder die transparenten Kunststoffe für Abdeckungen und Sichtfenster wird PEEK in vergleichsweise kleinen Mengen für anspruchsvolle Anwendungen hergestellt – von Halbleiteranlagen und medizinischen Implantaten bis zu Komponenten für Luftfahrt und Automobilbau.
Materialeigenschaften von PEEK
Die folgenden Werte beziehen sich auf ungefülltes Standard-PEEK. Die mechanischen Werte sind meviy-Referenzwerte; sie sind nicht garantiert und variieren je nach Typ.
| Eigenschaft | Typischer Wert |
|---|---|
| Zugfestigkeit | ca. 98–116 MPa |
| Biegefestigkeit | ca. 170–175 MPa |
| E-Modul | ca. 4.200–4.350 MPa |
| Bruchdehnung | ca. 20–40 % |
| Dichte | 1,32 g/cm³ |
| Dauergebrauchstemperatur | ca. 250–260 °C |
| Schmelzpunkt | ca. 343 °C |
| Glasübergangstemperatur | ca. 143 °C |
| Brennbarkeit | UL 94 V-0, inhärent flammwidrig ohne Zusätze |
| Wasseraufnahme | Sehr gering (ca. 0,5 % bei Sättigung) |
PEEK-Typen
PEEK ist in mehreren Typen erhältlich, die jeweils für bestimmte Anforderungen modifiziert sind:
| Typ | Zusammensetzung | Hauptvorteil | Typische Anwendung |
|---|---|---|---|
| Ungefüllt (Standard) | Reines PEEK | Beste Zähigkeit und Chemikalienbeständigkeit | Allgemeine spanend bearbeitete Teile, Dichtungen, Isolatoren |
| Glasfaserverstärkt | Meist 30 % Glasfaser | Höhere Steifigkeit und Festigkeit, geringere Wärmeausdehnung | Strukturbauteile, elektrische Komponenten |
| Kohlenstofffaserverstärkt | Meist 30 % Kohlenstofffaser | Höchste Festigkeit und Steifigkeit, geringes Gewicht | Teile für Luft- und Raumfahrt sowie hochbelastete Teile |
| Gleitlagertyp | Kohlenstofffaser, Graphit und PTFE | Geringe Reibung und hohe Verschleißfestigkeit | Buchsen, Gleitlager, Zahnräder, Kolbenringe |
| Leitfähig und antistatisch | Kohlenstofffaser oder Ruß | Leitet statische Ladung ab | Handling in Halbleiter- und Elektronikfertigung |
| Medizin- und Lebensmitteltypen | Reines, zertifiziertes PEEK | Biokompatibilität (ISO 10993) oder Lebensmittelkontakt (FDA, EU 10/2011) | Implantate, chirurgische Instrumente, Lebensmittelmaschinen |
Vorteile von PEEK
- Außergewöhnliche Hitzebeständigkeit: Dauergebrauch bis ca. 260 °C und ein Schmelzpunkt von ca. 343 °C. PEEK ist beständig gegen Heißwasser und Dampf und lässt sich vielfach im Autoklaven sterilisieren.
- Hohe Festigkeit und Steifigkeit: PEEK behält seine mechanischen Eigenschaften auch bei hohen Temperaturen und zeigt eine ausgezeichnete Kriech- und Dauerfestigkeit. Eine Faserverstärkung erhöht die Festigkeit zusätzlich.
- Herausragende Chemikalienbeständigkeit: beständig gegen nahezu alle Säuren, Laugen, Öle und organischen Lösungsmittel – die wichtigsten Ausnahmen sind konzentrierte Schwefel- und Salpetersäure.
- Inhärent flammwidrig: UL 94 V-0 ohne Flammschutzmittel, bei sehr geringer Rauch- und Giftgasentwicklung.
- Dimensionsstabil: sehr geringe Wasseraufnahme, sodass die Maße auch in feuchter und nasser Umgebung stabil bleiben.
- Sauber und zertifiziert: geringe Ausgasung für Vakuum- und Halbleiteranwendungen, hohe Strahlenbeständigkeit sowie Typen mit Zulassung für Lebensmittelkontakt und medizinische Anwendungen.
Nachteile von PEEK
- Hohe Kosten: PEEK ist um ein Vielfaches teurer als POM oder Nylon. Der Einsatz lohnt sich nur dort, wo seine Eigenschaften wirklich gebraucht werden.
- Mäßige UV-Beständigkeit: Bei langfristiger Sonneneinstrahlung im Freien wird die Oberfläche geschädigt, sofern das Teil nicht geschützt oder pigmentiert ist.
- Anspruchsvolle Verarbeitung: Beim Spritzgießen sind Verarbeitungstemperaturen von ca. 360–400 °C und beheizte Werkzeuge erforderlich.
- Sorgfältige Bearbeitung nötig: PEEK lässt sich gut zerspanen, doch Wärmeentwicklung und Eigenspannungen müssen kontrolliert werden, und faserverstärkte Typen führen zu schnellem Werkzeugverschleiß.
PEEK im Vergleich zu anderen technischen Kunststoffen
PEEK ist nicht immer die beste Wahl. Dieser Vergleich mit anderen Kunststoffen für die CNC-Bearbeitung zeigt, wann sich PEEK trotz seines Preises lohnt (meviy-Referenzwerte):
| Eigenschaft | PEEK | PPS | POM | MC Nylon |
|---|---|---|---|---|
| Zugfestigkeit | 98–116 MPa | 79–85 MPa | 60–68 MPa | 96 MPa |
| E-Modul | ca. 4.300 MPa | ca. 3.300 MPa | ca. 3.000 MPa | ca. 3.400 MPa |
| Dichte | 1,32 g/cm³ | 1,35 g/cm³ | 1,41 g/cm³ | 1,16 g/cm³ |
| Dauergebrauchstemperatur | 250–260 °C | ca. 220 °C | 95–100 °C | ca. 120 °C |
| Chemikalienbeständigkeit | Ausgezeichnet | Ausgezeichnet (unter 200 °C) | Gut | Gut (nicht gegen starke Säuren) |
| Wasseraufnahme | Sehr gering | Sehr gering | Gering | Hoch |
| Preis | Sehr hoch | Hoch | Niedrig | Mittel |
- Wählen Sie PEEK bei Temperaturen über ca. 200 °C, aggressiven Chemikalien, Dampfsterilisation oder höchsten mechanischen Anforderungen.
- Wählen Sie PPS, wenn Sie eine hohe Hitze- und Chemikalienbeständigkeit bis ca. 200 °C zu einem niedrigeren Preis benötigen.
- Wählen Sie POM oder MC Nylon für allgemeine mechanische Teile bei normalen Temperaturen. Siehe auch unseren Vergleich PP vs. ABS vs. Nylon.
Anwendungen von PEEK
| Branche | Typische PEEK-Teile |
|---|---|
| Halbleiter und Elektronik | Waferträger, Testsockel, Isolatoren, CMP-Ringe |
| Medizintechnik | Wirbelsäulenimplantate, chirurgische Instrumente, sterilisierbare Gerätekomponenten |
| Luft- und Raumfahrt | Halterungen, Clips, Buchsen und Kabelisolierungen als Metallersatz |
| Automobilbau | Anlaufscheiben, Dichtringe, Komponenten für Getriebe und Bremssystem |
| Lebensmittel und Pharma | Ventilsitze, Abstreifer, Führungen und Teile, die mit Dampf gereinigt werden |
| Chemie sowie Öl und Gas | Pumpenteile, Ventilkomponenten, Dichtungen und Stützringe |
Tipps für Konstruktion und Bearbeitung von PEEK-Teilen
- Scharfe Innenecken vermeiden: Verrundungen und Radien verteilen die Spannungen und erhöhen die Lebensdauer des Teils unter Wechselbelastung.
- Material effizient nutzen: PEEK-Halbzeuge sind teuer. Halten Sie die Außenabmessungen des Teils daher kompakt und vermeiden Sie unnötiges Material.
- Wärmeausdehnung berücksichtigen: PEEK dehnt sich deutlich stärker aus als Metall. Bei Teilen, die bei hohen Temperaturen eingesetzt oder in Metallgehäuse eingebaut werden, sollten Sie dies bei Toleranzen und Passungen einplanen.
- Realistische Toleranzen festlegen: Für enge Toleranzen verringern spannungsarm geglühte (getemperte) Halbzeuge und ein Glühschritt zwischen Schruppen und Schlichten den Verzug.
- Die richtigen Werkzeuge einsetzen: Scharfe Hartmetallwerkzeuge eignen sich gut für ungefülltes PEEK; für die stark abrasiven glas- und kohlenstofffaserverstärkten Typen werden diamantbeschichtete oder PKD-Werkzeuge empfohlen.
- Wärme kontrollieren: Moderate Schnittgeschwindigkeiten und Kühlung mit Luft oder einem geeigneten Kühlschmierstoff verhindern Überhitzung und sorgen für saubere Oberflächen.
Bearbeitete PEEK-Teile mit meviy
meviy, die On-Demand-Fertigungsplattform von MISUMI, fertigt individuell konstruierte PEEK-Teile direkt aus Ihren 3D-CAD-Daten – keine Katalog- oder Normteile. PEEK (standard, graubraun) ist für CNC Fräsen und CNC Drehen verfügbar.
- Sofort Preis und Lieferzeit – vergleichen Sie PEEK in Sekunden mit Alternativen wie PPS, POM oder MC Nylon.
- Toleranzen, Gewinde und Bohrungsangaben legen Sie direkt in der 3D Ansicht fest – keine 2D-Zeichnung erforderlich.
- Ideal für Prototypen und Kleinserien, bei denen sich Spritzgießwerkzeuge nicht rechnen.
Erfahren Sie mehr über die CNC-Bearbeitung mit meviy.
Häufige Fragen zu PEEK-Kunststoff
Was ist PEEK-Material?
PEEK (Polyetheretherketon) ist ein teilkristalliner Hochleistungs-Thermoplast. Er bietet eine Dauergebrauchstemperatur von bis zu ca. 260 °C, hohe Festigkeit, ausgezeichnete Chemikalienbeständigkeit und inhärente Flammwidrigkeit.
Welche Temperaturen hält PEEK aus?
PEEK kann dauerhaft bei ca. 250–260 °C eingesetzt werden und schmilzt bei ca. 343 °C. Die Glasübergangstemperatur liegt bei ca. 143 °C; oberhalb davon nimmt die Steifigkeit ab, was faserverstärkte Typen weitgehend ausgleichen.
Warum ist PEEK so teuer?
PEEK wird aus teuren Rohstoffen in einer aufwendigen Synthese bei hohen Temperaturen hergestellt und in deutlich kleineren Mengen produziert als Standardkunststoffe. Sein Preis ist um ein Vielfaches höher als der von POM oder Nylon.
Lässt sich PEEK leicht bearbeiten?
Ja, ungefülltes PEEK lässt sich mit scharfen Hartmetallwerkzeugen gut zerspanen. Wärmeentwicklung und Eigenspannungen müssen kontrolliert werden, und glas- oder kohlenstofffaserverstärkte Typen erfordern diamantbeschichtete Werkzeuge, da sie stark abrasiv sind.
Was ist der Unterschied zwischen PEEK und PPS?
Beide sind Hochleistungskunststoffe mit ausgezeichneter Chemikalienbeständigkeit und geringer Wasseraufnahme. PEEK ist fester, zäher und hält höhere Temperaturen aus (ca. 260 °C gegenüber ca. 220 °C), während PPS günstiger ist.
Fazit
PEEK-Kunststoff vereint Hitzebeständigkeit bis ca. 260 °C, hohe Festigkeit, ausgezeichnete Chemikalienbeständigkeit und inhärente Flammwidrigkeit wie kein anderer gängiger Thermoplast. Wegen seines hohen Preises lohnt er sich dort, wo diese Eigenschaften wirklich benötigt werden – in der Halbleitertechnik, der Medizintechnik, der Luft- und Raumfahrt, im Automobilbau und in der Lebensmittelindustrie. Für weniger anspruchsvolle Teile sind PPS, POM oder MC Nylon oft die wirtschaftlichere Wahl.