PEKK (Polyetherketonketon)

PEKK (Polyetherketonketon) gehört wie PEEK zur Familie der Polyaryletherketone (PAEK). Die Glasübergangstemperatur liegt bei den meisten Typen bei etwa 155–165 °C und damit über den 143 °C von PEEK; dazu kommen eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Kraftstoffe, Öle, Hydraulikflüssigkeiten und die meisten Lösemittel sowie inhärente Flammwidrigkeit bei geringer Rauchentwicklung und Wärmefreisetzung. Besonderes Merkmal ist die einstellbare Kristallisation: Über das Verhältnis von Terephthal- zu Isophthaleinheiten in der Polymerkette bieten Hersteller Typen an, die von langsam kristallisierenden, nahezu amorphen Varianten bis zu schnell kristallisierenden Varianten mit höherem Schmelzpunkt reichen.

Wählen Sie PEKK für Druckteile, die jenseits der Grenzen von PEI oder in Kraftstoffen, Ölen und Lösemitteln arbeiten müssen und bei denen sich PEEK nur schwer mit guter Schichthaftung drucken lässt: Halter, Luftkanäle und Abdeckungen für Luft- und Raumfahrt sowie Hochtemperaturwerkzeuge. PEKK zählt zu den teuersten FDM-Werkstoffen und ist, wie jeder gedruckte Hochleistungskunststoff, quer zu den Schichten schwächer. Bei Uretyco wird PEKK über Partner mit Hochtemperatur-FDM-Anlagen angeboten; Typ, Machbarkeit und Lieferzeit werden in Angebot und Auftragsprüfung bestätigt.

Mechanische und physikalische Eigenschaften

Eigenschaft	Typischer Wert	Hinweise
Zugfestigkeit, gedruckt	≈ 80–100 MPa	In der Schichtebene (XY); quer zu den Schichten (Z) oft nur ≈ 45–60 MPa. Typ- und druckerabhängig.
Zugfestigkeit, spritzgegossen	≈ 90–110 MPa	Ungefüllte Spritzgusstypen; Referenzwert für das Polymer selbst.
Zug-E-Modul	≈ 2,8–3,6 GPa	Ungefüllt; kohlenstofffasergefüllte Typen sind in der Schichtebene deutlich steifer.
Bruchdehnung	≈ 3–8 %	Gedruckte Teile in der Schichtebene; quer zu den Schichten niedriger. Langsam kristallisierende Spritzgusstypen sind weit duktiler.
Dichte	≈ 1,27–1,31 g/cm³	Amorphe Teile am unteren, kristallisierte Teile am oberen Ende.
Glasübergangstemperatur (Tg)	≈ 155–165 °C	Typabhängig; höher als bei PEEK (≈ 143 °C). Amorphe Teile verlieren in der Nähe von Tg rasch an Steifigkeit.
Schmelztemperatur	≈ 300–360 °C	Steigt mit dem Terephthalanteil: ≈ 305 °C bei Typen 60:40, ≈ 330 °C bei 70:30, ≈ 360 °C bei 80:20.
Wärmeformbeständigkeit (HDT)	≈ 140–160 °C	Bei 1,8 MPa, gedruckte ungefüllte Teile. Kristallisierte Teile behalten auch oberhalb von Tg eine brauchbare Steifigkeit; kohlenstofffasergefüllte Typen erreichen höhere Werte.
Brennbarkeit	UL 94 V-0	Ohne Zusätze; geringe Rauchentwicklung und Wärmefreisetzung.
Chemikalienbeständigkeit	Ausgezeichnet	Beständig gegen Kraftstoffe, Öle, Hydraulikflüssigkeiten und die meisten Lösemittel; von konzentrierter Schwefelsäure angegriffen. Amorphe Teile sind empfindlicher als kristallisierte.
Wasseraufnahme	Gering	Ähnlich wie PEEK; Filament vor dem Druck trocknen. Fertige Teile sind in feuchter Umgebung formstabil.

Typische Werte, keine Bemessungswerte

Typische Bereiche aus veröffentlichten Daten für ungefüllte PEKK-Filamente und Spritzgusstypen. Die Eigenschaften gedruckter Teile hängen stark vom Typ, von der Bauraumtemperatur des Druckers, von der beim Druck oder Tempern erreichten Kristallinität und von der Bauteilausrichtung ab und schwanken zwischen Lieferanten stärker als bei den meisten Werkstoffen. Verwenden Sie das Datenblatt des im Angebot genannten Typs und validieren Sie tragende Teile mit gedruckten Mustern.

FDM-Druck von PEKK

PEKK wird auf Hochtemperatur-FDM-Anlagen mit beheiztem Bauraum bei Düsentemperaturen deutlich über 300 °C gedruckt. Langsam kristallisierende Typen bleiben weitgehend amorph, während die nächste Schicht abgelegt wird; das fördert das Verschmelzen der Schichten und verringert den Verzug im Vergleich zu PEEK. Schneller kristallisierende und kohlenstofffasergefüllte Typen bieten höhere Steifigkeit und Wärmeformbeständigkeit, sind aber anspruchsvoller im Druck. Hinweise für Konstruktion und Bestellung:

Ausrichtung: Die Festigkeit quer zu den Schichten liegt oft 30–50 % unter der in der Schichtebene. Hauptlasten, Clips und Dome in die Schichtebene legen und eine festgelegte Ausrichtung in den Bestellhinweisen angeben.
Kristallinität und Tempern: Manche Typen werden weitgehend amorph gedruckt und anschließend getempert. Tempern erhöht die Steifigkeit oberhalb von Tg und die Chemikalienbeständigkeit, doch die Teile schwinden leicht und können sich verziehen; geben Sie daher an, ob Tempern gefordert ist, und berücksichtigen Sie es bei kritischen Maßen.
Wände und Details: Wandstärken von mindestens etwa 1,0–1,5 mm vorsehen und sehr dünne Stifte und Rippen vermeiden; die Strangbreite industrieller Düsen begrenzt feine Details.
Stützen und Sichtflächen: Flächen, die mehr als etwa 45° von der Senkrechten abweichen, brauchen Stützen, meist aus ausbrechbarem Material. Flächen kennzeichnen, die sauber bleiben müssen, und Stützen in geschlossenen Kanälen vermeiden.
Bohrungen und Gewinde: Passungskritische Bohrungen nach dem Druck aufbohren oder reiben und Gewindeeinsätze verwenden; gedruckte Gewinde eignen sich nur für geringe Lasten.

Toleranzen und Oberfläche

Ohne Zeichnungstoleranz gilt bei Uretyco für FDM-Teile der Standard von ±0,5 mm bzw. ±0,5 %, je nachdem, welcher Wert größer ist; die tatsächlichen Ergebnisse variieren mit Ausrichtung, Teilegröße, Stützen und Nachbearbeitung, und engere Werte an gut gestützten Merkmalen erfordern eine Zeichnung und die Annahme im Angebot. Tempern bringt Schwindung und möglichen Verzug mit sich; sehen Sie daher an Bohrungen, Dichtflächen und Bezugsflächen, die genau sein müssen, ein Bearbeitungsaufmaß vor und kennzeichnen Sie diese in einer Zeichnung. Die Oberflächen zeigen Schichtlinien; naturfarbene Typen sind beige bis bernsteinfarben, gefüllte Typen schwarz. Verbindlich sind die Werte aus Angebot und Auftragsprüfung.

Oberflächenbehandlungen

PEKK-Teile werden meist wie gedruckt eingesetzt, kritische Merkmale werden anschließend spanend bearbeitet. Wie PEEK lässt sich PEKK ohne Oberflächenaktivierung nur schwer lackieren oder kleben.

Oberfläche	Nutzen	Hinweise für PEKK
Wie gedruckt	Niedrigste Kosten	Schichtlinien und Stützspuren sichtbar; naturfarben beige bis bernsteinfarben, kohlenstofffasergefüllte Typen schwarz.
Tempern	Steifigkeit oberhalb von Tg, Chemikalienbeständigkeit	Typabhängig; verursacht leichte Schwindung, daher vor der Endbearbeitung einplanen.
Schleifen oder Strahlen	Gleichmäßig matte Oberfläche	Entfernt Stützspuren und mildert Schichtlinien; geringe Maßänderung.
Spanende Bearbeitung kritischer Merkmale	Genaue Bohrungen, Gewinde und Dichtflächen	Erfolgt nach dem Tempern; Flächen und Aufmaße in der Zeichnung kennzeichnen.
Lackieren oder Kleben	Selten nötig	Erfordert eine Oberflächenaktivierung wie Plasma; Brand- und Rauchanforderungen für den gesamten Aufbau prüfen.

Nach dem Tempern bearbeiten

Wird ein Teil getempert, sollte die Endbearbeitung danach erfolgen. Wer zuerst bearbeitet und dann tempert, riskiert, dass die Kristallisationsschwindung Bohrungen, Dichtflächen und Bezugsflächen aus der Toleranz bringt.

Kosten- und Lieferzeittreiber

PEKK-Filament gehört zu den teuersten FDM-Werkstoffen, und nur eine begrenzte Zahl von Hochtemperaturdruckern kann es verarbeiten; Material, Maschinenzeit und Verfügbarkeit bestimmen daher den Preis. Die wichtigsten Hebel:

Typ: Ungefüllte, kohlenstofffasergefüllte und elektrostatisch ableitfähige (ESD) Typen unterscheiden sich in Preis und Verfügbarkeit; nennen Sie den Typ, damit er im Angebot bestätigt werden kann.
Bauvolumen und Stützen: Große, voll gefüllte Teile bedeuten lange Druckzeiten; Stützen durch die Ausrichtung reduzieren und eine lockere Füllung verwenden, wo die Steifigkeit es zulässt.
Tempern und Nachbearbeitung: Beides kostet einen zusätzlichen Schritt und Zeit; fordern Sie es daher nur dort an, wo die Anwendung es braucht.
Dokumente: Werkstoffzeugnisse, Chargenrückverfolgbarkeit und eine Konformitätsbescheinigung sind optional und können die Lieferzeit verlängern. Fordern Sie sie mit dem Angebot an, insbesondere bei Luft- und Raumfahrtprojekten.

PEKK im Vergleich zu anderen Hochleistungskunststoffen

Werkstoff	Dauergebrauchstemperatur	Chemikalienbeständigkeit	Brandverhalten	FDM-Druck	Relative Kosten
PEKK	Kristallisiert ähnlich wie PEEK; amorph unterhalb von Tg (≈ 160 °C)	Ausgezeichnet	V-0, sehr geringe Rauchentwicklung und Wärmefreisetzung	Einfacher als PEEK; gute Schichthaftung	Referenz, mit am höchsten
PEEK	≈ 250 °C	Ausgezeichnet, auch gegen heißes Wasser und Dampf	V-0, geringe Rauchentwicklung	Anspruchsvoll; verzieht sich, Kristallinität abhängig von Bauraum und Tempern	Ähnlich oder niedriger
PEI (9085, 1010)	≈ 170 °C (ungefülltes PEI); niedriger für 9085	Gut; von chlorierten Lösemitteln und starken Laugen angegriffen	V-0; 9085 verbreitet in Flugzeuginnenräumen	Etabliert; amorph, kein Tempern nötig	Niedriger
PPS	≈ 200–220 °C	Ausgezeichnet	Inhärent V-0	Wenige Filamente, meist fasergefüllt; spröde	Deutlich niedriger

PEKK rechtfertigt seinen Preis bei Druckteilen, die PAEK-typische Chemikalien- und Flammbeständigkeit bei besserer Schichthaftung als PEEK benötigen. Bleibt das Teil unter etwa 150 °C und ist die chemische Belastung moderat, ist PEI die etablierte und günstigere FDM-Wahl. Für gefräste oder spritzgegossene Teile ist PEEK das leichter verfügbare PAEK.

Wann PEKK nicht die richtige Wahl ist

Typische Fehlgriffe

Teile, die ohne aggressive Chemikalien unter etwa 150 °C bleiben: PEI oder PC kosten deutlich weniger. Amorphe Druckteile, die nahe oder oberhalb von Tg belastet werden: einen kristallisierten oder gefüllten Typ wählen oder Metall verwenden. Schlagbelastete, schnappende oder dünne, nachgiebige Merkmale: Gedrucktes PEKK ist quer zu den Schichten spröde. Konzentrierte Schwefelsäure, die PAEK-Kunststoffe löst. Teile mit engen Toleranzen, die getempert, danach aber nicht mehr bearbeitet werden können.

Typische Anwendungen

Halter, Clips, Luftkanäle und Abdeckungen für Luft- und Raumfahrt, die Kraftstoffen, Hydraulikflüssigkeiten oder Brandschutzanforderungen ausgesetzt sind.
Ausgasungsarme Teile für Vakuum- und Raumfahrthardware, in nach ASTM E595 geprüften Typen.
Elektrostatisch ableitfähige Vorrichtungen und Gehäuse (ESD-Typen) für das Elektronik-Handling und für Teile von Kraftstoffsystemen.
Hochtemperaturvorrichtungen, Aufnahmen und Werkzeuge, die Lösemitteln und Reinigungsmitteln standhalten müssen.
Prototypen und Ersatzteile für Öl-, Gas- und Chemieanlagen.

PEKK bei Uretyco spezifizieren

1
STL, 3MF oder STEP hochladen
STEP ist vorzuziehen, wenn Merkmale nachbearbeitet werden; für Toleranzen, Gewinde und Einsätze eine 2D-Zeichnung beifügen.
2
PEKK und Typ wählen
Ungefüllt, kohlenstofffasergefüllt oder ESD: Typ oder geforderte Eigenschaften angeben, damit die Verfügbarkeit im Angebot bestätigt wird.
3
Einsatzumgebung beschreiben
Einsatztemperatur, Lasten, Medien und gegebenenfalls Anforderungen an Brand-, Rauch- und Toxizitätsverhalten oder Ausgasung nennen.
4
Ausrichtung, Tempern und Oberflächen festlegen
Hauptlastrichtung, Sichtflächen, gefordertes Tempern und nachträglich zu bearbeitende Flächen vermerken.
5
Dokumente anfordern und Angebot prüfen
Zertifiziertes Material, Rückverfolgbarkeit oder eine Konformitätsbescheinigung mit dem Angebot anfordern; Machbarkeit und Lieferzeit werden in Angebot und Auftragsprüfung bestätigt.

Häufige Fragen

PEKK oder PEEK für Druckteile?

Im FDM-Druck ist PEKK oft das praktischere PAEK: Die langsamere Kristallisation sorgt für bessere Schichthaftung und weniger Verzug, und die höhere Tg hilft Teilen, die amorph bleiben. PEEK ist breiter verfügbar, meist etwas günstiger und der Standard für gefräste und spritzgegossene Teile. Wird das Teil gefräst oder gespritzt, beginnen Sie mit PEEK; muss es gedruckt werden, vergleichen Sie beide im Angebot.

Müssen gedruckte PEKK-Teile getempert werden?

Das hängt vom Typ und von der Anforderung ab. Teile aus langsam kristallisierenden Typen sind nach dem Druck weitgehend amorph: zäh und maßlich gut vorhersagbar, verlieren aber in der Nähe von Tg an Steifigkeit. Tempern kristallisiert sie und erhöht die Steifigkeit bei hoher Temperatur sowie die Chemikalienbeständigkeit, bringt aber leichte Schwindung und ein Verzugsrisiko mit sich. Geben Sie die Einsatztemperatur an, damit Typ und Nachbearbeitung passend gewählt werden.

Gibt es PEKK auch für Lasersintern oder CNC-Bearbeitung?

PEKK-Pulver werden auf spezialisierten Hochtemperatur-Pulverbettanlagen lasergesintert, vor allem für qualifizierte Luftfahrtteile. Das ist ein eigenständiges Verfahren mit eigenen Werkstoffdaten und eigener Qualifizierung, keine Variante des FDM-Drucks. PEKK-Halbzeuge für die Zerspanung gibt es ebenfalls, sie sind aber weit seltener als PEEK. Beide Wege werden bei der Angebotserstellung im Einzelfall geprüft.

Eignet sich PEKK für Luft- und Raumfahrtanwendungen?

PEKK ist von Natur aus flammwidrig bei geringer Rauchentwicklung und Wärmefreisetzung, und einige Filamente werden mit Ausgasungsdaten nach ASTM E595 geliefert; deshalb wird es in Luft- und Raumfahrthardware eingesetzt. Werkstoffdaten sind ein Ausgangspunkt: Die Konformität eines bestimmten Teils hängt von Typ, Wanddicke, Oberfläche und Prüfverfahren ab und wird durch Ihre eigene Qualifizierung nachgewiesen.