Hochleistungspolymere

PEEK, PEKK und ULTEM im FFF 3D Druck

Stand: April 2026 · Lesezeit: ca. 7 Minuten

Die Königsklasse der technischen Kunststoffe

PEEK, PEKK und ULTEM sind Hochleistungspolymere aus der Familie der Polyaryletherketone (PAEK) bzw. der Polyetherimide (PEI). Sie erreichen mechanische Kennwerte, die im FFF 3D Druck einige Jahre vor allem Spritzguss und CNC-Zerspanung vorbehalten waren: Zugfestigkeiten über 100 MPa, Wärmeformbeständigkeiten jenseits von 200 °C und chemische Resistenz gegen praktisch alle industriellen Flüssigkeiten. Für Fertigungsbetriebe aus Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik, Öl- und Gasindustrie sowie dem Maschinenbau sind diese Materialien oft die einzige Alternative zu Metall.

Dieser Artikel richtet sich an Konstrukteure und Fertigungsleiter im produzierenden Mittelstand, die prüfen wollen, ob der Einsatz dieser Materialien im eigenen Betrieb wirtschaftlich und technisch sinnvoll ist. Er erklärt die Unterschiede zwischen den drei Materialien, die konkreten Druckparameter auf Meltingplot-Systemen und die Grenzen der Verfahren.

Materialübersicht: PEEK, PEKK, ULTEM im Vergleich

Eigenschaft	PEEK	PEKK	ULTEM 9085
Zugfestigkeit	95 – 110 MPa	100 – 115 MPa	70 – 85 MPa
E-Modul	3,5 – 4,0 GPa	4,0 – 4,5 GPa	2,8 – 3,3 GPa
Wärmeformbeständigkeit (HDT A)	ca. 160 °C	ca. 170 °C	ca. 153 °C
Dauergebrauchstemperatur	260 °C	260 °C	170 °C
Glasübergang (Tg)	143 °C	162 °C	215 °C
Chemische Beständigkeit	Hervorragend	Hervorragend	Sehr gut
Flammschutz	UL94 V-0	UL94 V-0	UL94 V-0
Düsentemperatur	380 – 420 °C	360 – 400 °C	360 – 390 °C
Bauraum erforderlich	≥ 120 °C	≥ 100 °C	≥ 130 °C
Materialkosten / kg	600 – 900 €	500 – 800 €	400 – 700 €

PEEK: Der Klassiker der Hochleistungspolymere

PEEK (Polyetheretherketon) ist das bekannteste Material dieser Klasse. Teilkristallin, mit hoher mechanischer Festigkeit über einen breiten Temperaturbereich und bemerkenswert beständig gegen Hydrolyse, Strahlung und Lösungsmittel. Typische Einsatzfelder: Gleitlager in Hochtemperaturumgebungen, Pumpenkomponenten in aggressiven Medien, chirurgische Instrumente, Vakuumkomponenten in Halbleiteranlagen.

Die Herausforderung beim FFF 3D Druck von PEEK liegt in der Kristallisation. PEEK kristallisiert zwischen 143 °C (Tg) und 343 °C (Schmelzpunkt) — die Kristallisationsgeschwindigkeit ist temperaturabhängig. Kühlt das Bauteil zu schnell ab, bleibt es im amorphen Zustand mit deutlich geringerer Festigkeit und schlechterer Chemikalienbeständigkeit. Ein Bauraum unter 120 °C führt zu amorphen Teilen; über 180 °C fällt die Oberflächenqualität ab. Der Betriebspunkt ist ein schmales Fenster — hier entscheidet die Qualität der Druckerkonstruktion.

PEKK: Der praktikable Nachfolger

PEKK (Polyetherketonketon) gehört zur gleichen Familie wie PEEK, verhält sich im Druck aber deutlich gutmütiger. Durch die angepasste molekulare Struktur kristallisiert PEKK langsamer — das verschafft dem Material ein breiteres Verarbeitungsfenster. Gleichzeitig liegt die mechanische Leistung leicht über PEEK.

Für Fertigungsbetriebe, die ihre erste Serie aus einem Hochleistungspolymer drucken wollen, ist PEKK oft der sinnvollere Einstieg als PEEK. Der CHX 350 erreicht die benötigte Umgebungstemperatur über die Kombination aus aktiver Kammerheizung (80 °C im oberen Bauraum) und dem auf 110 °C beheizten Druckbett: Direkt über dem Druckbett herrschen über 100 °C, mit zunehmender Bauhöhe fällt die Temperatur im Gradienten bis auf die 80 °C der Kammerluft ab. Für PEKK reicht dieser Temperaturverlauf aus — der Glasübergang bei 162 °C wird sicher vermieden, und der kontrollierte Gradient reduziert Verzug und Delamination. Typische Einsatzfelder: Strukturbauteile in Luftfahrtzulieferbetrieben, Halterungen in chemischer Prozesstechnik, Funktionsprototypen für Sondermaschinenbau.

ULTEM: Der amorphe Außenseiter

ULTEM (Markenname von Sabic für Polyetherimid, PEI) ist kein Polyaryletherketon, sondern gehört chemisch zu einer anderen Familie. Der wichtigste Unterschied: ULTEM ist amorph, kristallisiert also nicht. Das macht die Verarbeitung im FFF 3D Druck deutlich einfacher — es gibt kein enges Kristallisationsfenster. Dafür sind die mechanischen Kennwerte, besonders die Dauergebrauchstemperatur, niedriger als bei PEEK und PEKK.

ULTEM 9085 (die gebräuchlichste Variante für additive Fertigung) ist das etablierte Material der Luftfahrtindustrie. Airbus und Boeing haben zehntausende Kabinenteile aus ULTEM im FFF-Verfahren zertifiziert. Für Fertigungsbetriebe, die Flammschutz nach UL94 V-0, hohe Steifigkeit und gute Dimensionsstabilität brauchen, aber keine 260 °C Dauergebrauchstemperatur benötigen, ist ULTEM eine wirtschaftlichere Alternative zu PEEK/PEKK.

Wirtschaftlicher Vergleich zu PA6 CF HT

Für viele Anwendungen im Maschinen- und Werkzeugbau, die bisher automatisch PEEK vorgesehen hatten, ist Meltingplots PA6 CF HT eine deutlich wirtschaftlichere Alternative. Die Kennwerte: 170 MPa Zugfestigkeit (höher als PEEK!), 15 GPa E-Modul (ca. 4× PEEK), Wärmeformbeständigkeit 200 °C nach Annealing (höher als PEEK), Dauergebrauch 150 °C über 20.000 Stunden. Der Preis liegt bei 80 – 150 €/kg — ein Fünftel bis ein Achtel von PEEK.

PEEK, PEKK und ULTEM sind dort sinnvoll, wo Dauergebrauchstemperaturen über 150 °C oder besondere chemische Beständigkeit gegen starke Säuren/Laugen erforderlich sind. Für strukturelle Anwendungen bis 150 °C ist PA6 CF HT meist die bessere Wahl — sowohl wirtschaftlich als auch mechanisch.

Voraussetzungen am Drucker

Nicht jeder FFF 3D Drucker kann PEEK, PEKK oder ULTEM verarbeiten. Die Mindestanforderungen:

• Druckkopf ≥ 400 °C — ideal mit aktiver Wasserkühlung für lange Drucke
• Beheizter Bauraum im Temperaturgradienten — für PEKK: ≥ 100 °C in der unteren Hälfte, 80 °C in der oberen Hälfte reichen aus. Für ULTEM: ≥ 130 °C im unteren Drittel. Für PEEK: ≥ 180 °C über den gesamten Bauraum.
• Beheiztes Druckbett ≥ 150 °C mit Haftvermittler (Dimafix, Magigoo PA oder vergleichbar) — liefert gleichzeitig den Beitrag zur unteren Bauraumtemperatur
• Gehärtete Düse — unlegierte Messingdüsen verschleißen bei diesen Temperaturen schnell
• Vortrocknung bei 120 °C über 8 Stunden — alle drei Materialien sind stark hygroskopisch
• Geschlossener, thermisch stabiler Bauraum — Zugluft führt zu Delamination

Der CHX 350 erreicht die Voraussetzungen für PEKK über die Kombination aus aktiver Kammerheizung (80 °C) und 110 °C heißem Druckbett — direkt über dem Druckbett herrschen über 100 °C, mit zunehmender Bauhöhe fällt die Temperatur im Gradienten auf die 80 °C der Kammerluft ab. Für PEKK-Bauteile ist dieser Temperaturverlauf ausreichend; der Glasübergang bei 162 °C wird sicher vermieden. Eine Druckbett-Dauergebrauchstemperatur von 150 °C ist mechanisch und elektrisch darstellbar und befindet sich aktuell in interner Erprobung — nach erfolgreicher Qualifizierung wird die höhere Druckbetttemperatur für Kunden freigegeben und erweitert das Materialfenster auf ULTEM und anspruchsvollere PEKK-Geometrien.

Für reines PEEK mit optimaler Kristallinität sind Drucker mit Bauraumtemperaturen über 180 °C im gesamten Bauvolumen erforderlich — diese Klasse beginnt preislich im sechsstelligen Bereich. Für den deutschen Mittelstand, der den Einstieg in Hochleistungspolymere sucht, ist PEKK auf dem CHX 350 der pragmatischste Weg: geringere Kristallisationsempfindlichkeit, deutlich niedrigere Investition und sofort verfügbar.

Praktische Druckparameter auf dem CHX 350

PEKK auf CHX 350

Düsentemperatur	375 – 390 °C
Bauraum (aktive Kammerheizung)	80 °C
Druckbett	110 °C (freigegeben) / 150 °C (interne Erprobung)*
Druckgeschwindigkeit	25 – 40 mm/s
Schichthöhe	0,2 – 0,3 mm
Düse	≥ 0,6 mm, gehärtet
Haftvermittler	Dimafix oder Magigoo PP
Vortrocknung	120 °C / 8 h
Annealing (optional)	180 °C / 4 h, langsam abkühlen

ULTEM 9085 auf CHX 350

Düsentemperatur	365 – 385 °C
Bauraum (aktive Kammerheizung)	80 °C (Minimum)
Druckbett	150 °C (interne Erprobung)*
Druckgeschwindigkeit	20 – 35 mm/s
Schichthöhe	0,2 – 0,3 mm
Düse	≥ 0,6 mm, gehärtet
Haftvermittler	PEI-Folie oder Dimafix
Vortrocknung	120 °C / 8 h
Schichthaftung	kritisch — lange Drucke nur im stabilen Bauraum

* 150 °C Druckbett-Dauergebrauch ist mechanisch und elektrisch im CHX 350 darstellbar und befindet sich aktuell in interner Erprobung. Nach erfolgreicher Qualifizierung wird diese höhere Druckbetttemperatur für Kunden freigegeben.

Wichtig: Die erreichbaren mechanischen Kennwerte im FFF Druck liegen bei ca. 60 – 80 % der Spritzguss-Werte, abhängig von Druckrichtung und Nachbehandlung. In Z-Richtung (Schichthaftung) sind die Werte deutlich niedriger als X/Y — Bauteile müssen unter Berücksichtigung der Belastungsrichtung konstruiert werden.

Entscheidungshilfe: Wann lohnt sich der Einsatz?

Der Einsatz von PEEK, PEKK oder ULTEM im FFF 3D Druck ist wirtschaftlich sinnvoll, wenn drei Kriterien gleichzeitig erfüllt sind:

• Temperatur oder Chemikalien erfordern es — unter 150 °C Dauergebrauch und ohne aggressive Medien reicht PA6 CF HT meist aus
• Kleine Stückzahlen oder komplexe Geometrien — Spritzguss lohnt sich für diese Materialien erst bei 500+ Stück und einfachen Formen
• CNC-Zerspanung wäre zu teuer oder unmöglich — bei Innenstrukturen, Hinterschneidungen oder sehr kleinen Losgrößen

Für mittelständische Fertigungsbetriebe in der Luftfahrtzulieferung, Medizintechnik und Chemie-Prozesstechnik eröffnen FFF-gedruckte Hochleistungspolymere Anwendungen, die bisher nur in der Großserie wirtschaftlich waren. Wer sich an PEEK oder PEKK herantasten will: Ein kostenloser Testdruck mit dem eigenen Bauteil gibt in 24 – 48 Stunden Antworten, die Prospektstudium nicht liefert. Testdruck anfragen.