Was ist PEEK-Kunststoffmaterial?

„PEEK-Kunststoff zeichnet sich durch seine bemerkenswerte Haltbarkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber extremen Bedingungen in Hochleistungsanwendungen aus. Es ist die erste Wahl für Branchen, die Materialien benötigen, die anspruchsvollen Umgebungen standhalten. „

Wissen Sie Was ist PEEK-Kunststoffmaterial? PEEK (Polyetheretherketon) ist ein teilkristalliner Thermoplast mit hervorragenden mechanischen und chemischen Beständigkeitseigenschaften, die auch bei hohen Temperaturen erhalten bleiben. Es gehört zur Familie der Polyaryletherketone (PAEK) und ist für seine Robustheit und Vielseitigkeit bekannt. PEEK wird in vielen Branchen für vielfältige Anwendungen eingesetzt und größtenteils daraus hergestellt Spritzgießen und CNC-Bearbeitung. 

In diesem Artikel besprechen wir die Eigenschaften von PEEK, die Phasen der PEEK-CNC-Bearbeitung, verschiedene Überlegungen und Tipps sowie Anwendungen. 

Was ist PEEK-Kunststoff?

Polyetheretherketon (PEEK) ist ein beliebter technischer Thermoplast, der durch Stufenwachstumspolymerisation hergestellt wird. Es besteht aus sich wiederholenden Monomeren, zwei Ether- und einer Ketongruppe, was zu halbkristallinen Strukturen führt. Obwohl PEEK ein farbloser Kunststoff ist, ist PEEK überwiegend in den drei Farben Braun, Hellbraun und Schwarz erhältlich. Diese Farben entstehen durch das Mischen von Pigmenten während des Formens.

Die Robustheit des PEEK-Kunststoffs ergibt sich aus seiner aromatischen Ringstruktur, die für eine hohe thermische Stabilität und mechanische Festigkeit sorgt. Sein Young-Elastizitätsmodul beträgt 3.6 GPa, seine Zugfestigkeit beträgt 170 MPa und es schmilzt bei etwa 350 °C. Quelle. 

Die Keton- und Etherbindungen ermöglichen Steifigkeit und eine gewisse Flexibilität und tragen zur Widerstandsfähigkeit von PEEK gegen Ermüdung und Rissausbreitung bei. Darüber hinaus ermöglichen die Symmetrie und der regelmäßige Abstand der Ketongruppen entlang des Polymerrückgrats starke Wechselwirkungen zwischen den Ketten und sorgen so für eine hervorragende chemische Beständigkeit.

Tabelle: PEEK im Überblick

Was sind die gängigen PEEK-Qualitäten?

PEEK-Kunststoffe sind in verschiedenen Qualitäten erhältlich, die jeweils auf spezifische Anwendungen und Leistungsanforderungen zugeschnitten sind. Hier ist eine Übersicht über einige gängige Noten:

Tabelle: Gängige PEEK-Kunststoffqualitäten

Weitere Artikeln: Der Kampf der Kunststoffe: Duroplast vs. Thermoplast – Ein umfassender Leitfaden

Wie verarbeitet man PEEK mit einer CNC-Maschine?

Die Umwandlung des 3D-Modells in präzise PEEK-Teile mithilfe der CNC-Technologie erfordert mehrere Schritte und Überlegungen.

Schritt 1: Überprüfen Sie Ihr 3D-Modell

Vereinfachen Sie die gesamte Komplexität in einem 3D-Modell des Teils. Achten Sie auf eine angemessene Dicke (mindestens 0.8 mm wird empfohlen). Bevor Sie den Entwurf fertigstellen, überprüfen Sie die Toleranz um sicherzustellen, ob es möglich ist, dies zu erreichen oder nicht. Eine Überschreitung der Toleranz kann zu Defekten und Ausfällen führen. Überprüfen Sie alle in einem Design vorhandenen Merkmale, z. B. Kanten, Hohlräume, Hinterschneidungen und vieles mehr.

Schritt 2: Finalisieren Sie den Werkzeugweg

Entscheiden Sie nach der Analyse des 3D-Modells über die notwendigen CNC-Operationen (Mahlen, drehen, Bohrung, usw.). Als nächstes müssen Sie den Werkzeugweg korrigieren und optimieren. Vermeiden Sie Kreuzungen und lange, komplizierte Wege. Die CAM-Software kann die beste Route für die Bearbeitung von PEEK-Teilen simulieren und finden.

PEEK CNC-Bearbeitung

Schritt 3: Digitale Anweisungen und Bearbeitungsparameter

Laden Sie die digitale Anweisung (G-Code) in den Computer hoch, die vorgibt, dass sich die Werkzeuge entsprechend dem endgültigen Werkzeugweg bewegen.

Darüber hinaus sollten Sie Bearbeitungsparameter wie Schnittgeschwindigkeit, Vorschubgeschwindigkeit, Schnitttiefe usw. eingeben. Nur mit den richtigen Bearbeitungsparametern lässt sich mit PEEK-Kunststoff das beste Ergebnis erzielen. Wählen Sie daher die Schnittgeschwindigkeit und den Vorschub entsprechend der Art der CNC-Bearbeitung.

• Mahlen: Vorschubgeschwindigkeit 0.05 – 0.02 mm/Zahn, Schnittgeschwindigkeit 50 – 300 m/Minute.
• Drehen: Vorschubgeschwindigkeit 0.1 – 0.5 mm/Zahn, Schnittgeschwindigkeit 150 – 500 m/Minute.
• Bohren: Vorschubgeschwindigkeit 0.1 – 0.3 mm/Zahn, Schnittgeschwindigkeit 50 – 100 m/Minute.

Quelle: (Bearbeitungsrichtlinien – PEEK)

Schritt 4: Beginnen Sie mit der Bearbeitung

Halten Sie abschließend das Werkstück fest und positionieren Sie es Schneidewerkzeug, und starten Sie den Bearbeitungsvorgang, um das Roh-PEEK in funktionsfähige Teile umzuwandeln. Behalten Sie das Bedienfeld und die CNC-Maschine im Auge, um sicherzustellen, dass alles nach Plan läuft.

Weitere Artikeln: ABS-CNC-Bearbeitung: Alles, was Sie wissen müssen

Überlegungen zur präzisen PEEK-Bearbeitung

Kleinere Überlegungen bei der Bearbeitung von PEEK können die Qualität des Endergebnisses erheblich beeinträchtigen. Im Folgenden finden Sie einige wichtige Überlegungen zur PEEK-CNC-Bearbeitung.

1. Erwägen Sie eine Wärmebehandlung des Werkstücks.

Erwägen Sie die Glühwärmebehandlung, bevor Sie mit dem Rohmaterial PEEK-Kunststoff fortfahren. Die innere Spannung, die sich in der Folie, dem Stab oder der Stange aus PEEK aufbaut, kann bei der CNC-Bearbeitung zu Rissen führen. Daher löst das Erhitzen auf eine bestimmte Temperatur und das Abkühlen auf Raumtemperatur die Spannung und verhindert mögliche Risse.

2. Wählen Sie die passenden Bearbeitungswerkzeuge.

PEEK ist, wie bereits erläutert, ein starrer Thermoplast. Die Werkzeuge, die es können Bearbeiten Sie das Werkstück verschleißfrei sind notwendig. Am besten verwenden Sie polykristalline Werkzeuge für die Langzeitbearbeitung und Hartmetallwerkzeuge für allgemeine Bearbeitungen.

3. Geeignete Kühlmittel verwenden.

Kühlmittel sind bei der CNC-Bearbeitung zwingend erforderlich, da PEEK die Wärme nicht effizient ableitet. Verwenden Sie Luft, Öl oder Wasser als Kühlmittel, um das Risiko einer Verformung aufgrund thermischer Belastung auszuschließen. Obwohl PEEK in medizinischer Qualität bei der Auswahl des Kühlmittels besondere Aufmerksamkeit erfordert, sollten Sie sich für biokompatible Kühlmittel wie Druckluft entscheiden.

Tipps für die PEEK-CNC-Bearbeitung

Hier sind einige Tipps, die Sie bei der PEEK-CNC-Bearbeitung befolgen können, um die gewünschte Qualität zu erzielen.

• Vermeiden Sie das Bohren tiefer Löcher, da das PEEK-Werkstück aufgrund der geringen Elastizität reißen könnte.
• Tragen Sie bei der Bearbeitung des PEEK in medizinischer Qualität saubere Handschuhe und handhaben Sie die Teile unter Wahrung der Hygiene, um mögliche Kontaminationen zu vermeiden.
• Für die Herstellung dünner Wände verwenden Sie weiche Backen oder Tortenbacken.
• Spiralkarbid Schneidewerkzeuge– Gewindebohrer mit zwei Schneiden eignen sich am besten für die Gewindebohrung.
• Implementieren Sie Kühlmittelsysteme oder regelmäßige Pausen während der Bearbeitung, um einen übermäßigen Wärmeaufbau zu verhindern, der dazu führen kann, dass PEEK weicher wird und sich möglicherweise verschlechtert.
• Passen Sie die Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe genau an, um die Belastung des PEEK-Materials zu minimieren. Niedrigere Geschwindigkeiten können das Risiko von Rissen oder Absplitterungen während der Bearbeitung verringern.
• Verwenden Sie zum Schneiden von PEEK immer scharfe, hochwertige Werkzeuge. Stumpfe Werkzeuge können die Reibung erhöhen, mehr Wärme erzeugen und zu einer minderwertigen Oberfläche führen.

Klicke hier zum herunterladen: Richtlinien für die PEEK-Kunststoffbearbeitung 

PEEK CNC-Bearbeitungsanwendungen 

PEEK-Kunststoffe sind in verschiedenen Qualitäten erhältlich und können präzise bearbeitet werden, um den Anforderungen verschiedener Branchen gerecht zu werden. Es kann für alles eingesetzt werden, von der Großserienfertigung bis hin zum schnellen Prototyping. Gehen wir weiter auf die PEEK-CNC-Bearbeitungsanwendungen ein.

CNC-gefräste PEEK-Teile

Automobilindustrie

Die Automobilindustrie nutzt die PEEK-CNC-Bearbeitung zur Herstellung von Bauteilen, die einem hohen Verschleiß und hoher Belastung ausgesetzt sind, wie z. B. Lager, Dichtungen und Verschleißpolster. Entscheidend für diese Teile sind die hervorragenden Geräuschdämpfungseigenschaften, die thermische Stabilität und die Festigkeit von PEEK. Seine Haltbarkeit und sein geringes Gewicht tragen dazu bei, effizientere und langlebigere Automobilkomponenten herzustellen und treiben die Industrie in Richtung leichterer, kraftstoffeffizienterer Fahrzeuge.

Luft-und Raumfahrtindustrie

Durch die Präzision der PEEK-CNC-Bearbeitung entstehen wichtige Luft- und Raumfahrtkomponenten wie Blocker-Türbuchsen, Flugzeugaußenteile und verschiedene Befestigungselemente wie Muttern und Schrauben. Die erhebliche Gewichtsreduzierung und die thermischen Isolationseigenschaften von PEEK machen es zu einem geeigneten Ersatz für Metalle. 

Elektro- und Elektronikindustrie

Die CNC-Bearbeitung von PEEK ist in der Elektro- und Elektronikindustrie von entscheidender Bedeutung für die Herstellung isolierender und struktureller Komponenten wie Kabelisolierungen, Leiterplatten und Teile für die Halbleiterverarbeitung. Aufgrund seiner inhärenten elektrischen Isolierung, chemischen Beständigkeit und Fähigkeit, hohen Temperaturen standzuhalten, eignet es sich für komplexe Komponenten, die eine präzise Dimensionsstabilität und Zuverlässigkeit unter thermischer Belastung erfordern.

Medizintechnik

Der medizinische Sektor nutzt die PEEK-CNC-Bearbeitung zur Herstellung von Implantaten und chirurgischen Geräten. PEEK ist ein biokompatibler Kunststoff und kann sicher im menschlichen Körper verwendet werden. Seine chemische Beständigkeit stellt sicher, dass es strengen Sterilisationsprozessen standhält. Darüber hinaus ermöglicht die Präzision der CNC-Bearbeitung die Herstellung komplexer Formen für medizinische Geräte unter Beibehaltung der strukturellen Integrität des Materials.

PEEK-Spritzguss 

PEEK ist eines der beliebtesten Spritzgussmaterialien in der Fertigung. Der Prozess beginnt mit dem Erhitzen von PEEK-Pellets, bis sie schmelzen. Anschließend wird das geschmolzene PEEK unter hohem Druck in eine Form eingespritzt. Nach dem Abkühlen verfestigt sich das Material und nimmt die Form des Formhohlraums an. Dieses Verfahren ist äußerst effizient für die Massenproduktion komplexer Teile mit engen Toleranzen.

 "„Die Leistung von PEEK bei extremen Temperaturen ist beispiellos“, sagt ein Branchenexperte. Außerdem ist es beständig gegen Chemikalien und Abnutzung, was seine Attraktivität noch steigert"

Aufgrund seiner Eigenschaften ist PEEK für den Spritzguss sehr beliebt. Es weist eine bemerkenswerte Festigkeit und thermische Stabilität auf. Diese Robustheit macht es zu einem Kandidaten für den Ersatz von Metallen in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt-, Elektronik- und Medizinindustrie. 

Spritzgussteile aus PEEK 

Mit dem PEEK-Spritzgussverfahren entstehen Bauteile mit außergewöhnlicher Festigkeit, thermischer Beständigkeit und chemischer Stabilität. 

Hier ist eine Liste von 20 Teilen, die mit PEEK-Spritzguss in verschiedenen Branchen hergestellt wurden:

• Griffe für chirurgische Instrumente
• Zahnheilkappen
• Komponenten für die endoskopische Chirurgie
• Wirbelsäulenfusionskäfige
• Orthopädische Implantatgeräte
• Drug-Delivery-Systeme
• Dichtungen für Kraftstoffsysteme in der Luft- und Raumfahrt
• Elektrische Steckverbindergehäuse für die Luftfahrt
• Wärmeisolatoren für Raumfähren
• Sensorgehäuse für Automobilanwendungen
• Elektrische Hochtemperatur-Steckverbinder
• Verschleißringe für Hochleistungsmotoren
• Ventilsitze für chemische Verarbeitungsanlagen
• Getriebe für elektronische Antriebssysteme
• Pumpenlaufräder für Industriemaschinen
• Lager für Schiffsausrüstung
• Buchsen für Hochgeschwindigkeitszüge
• Kabelisolierung für die Öl- und Gasexploration
• Düsenspitzen für Heißkanalsysteme
• Komponenten für Flüssigkristallanzeigen (LCD).

Weitere Artikeln: Wie viel kostet Spritzguss?

PEEK-Spritzguss vs. CNC-Bearbeitung

PEEK-Spritzguss ist ein Verfahren für die Großserienfertigung, das die Herstellung komplexer Teile mit einem hohen Maß an Wiederholgenauigkeit und Konsistenz ermöglicht. Aufgrund geringerer Materialkosten und weniger Abfall ist es auf lange Sicht wirtschaftlicher. Es erfordert jedoch erhebliche Vorabinvestitionen in die Werkzeuge, die kostspielig und zeitaufwändig sein können. Dies wird jedoch durch niedrigere Stückkosten bei der Massenproduktion ausgeglichen.

PEEK CNC  vs. Spritzgussteile

Umgekehrt, PEEK CNC-Bearbeitung ist äußerst anpassungsfähig und zeichnet sich durch individuelle und individuelle Gestaltung aus Fertigung in kleinen Stückzahlen mit aufwendigen Details. Diese Methode rühmt sich Rapid-Prototyping- Funktionen, die schnelle Designänderungen ohne zusätzliche Werkzeugkosten ermöglichen. Allerdings bleiben die Stückkosten im Vergleich zum Spritzguss höher. Daher ist die CNC-Bearbeitung ideal für kundenspezifische Lösungen, Prototypen und spezielle Industrieanwendungen.

Tabelle: PEEK-CNC-Bearbeitung vs. PEEK-Spritzguss 

Berücksichtigen Sie bei der Wahl zwischen PEEK-Spritzguss und CNC-Bearbeitung mehrere Faktoren wie Produktionsvolumen, Teilekomplexität, Kostenüberlegungen und Durchlaufzeiten. Während sich das Spritzgießen optimal für die Serienfertigung von Teilen in großen Mengen eignet, bietet die CNC-Bearbeitung die Flexibilität und Präzision, die für komplizierte, kundenspezifische oder limitierte Artikel erforderlich ist. Die Entscheidung hängt letztendlich von den spezifischen Anforderungen des Projekts und dem gewünschten Gleichgewicht zwischen Vorlaufkosten, Produktionseffizienz und Teilekomplexität ab.

Fertigen Sie Ihre präzisen PEEK-Teile bei Prolean

Bei Prolean liegt der Fokus darauf, Ihre innovativen Ideen professionell und schnell in greifbare Produkte umzusetzen. Wir bieten CNC-Bearbeitung und Spritzguss mit fortschrittlicher Technologie zur Herstellung von PEEK-Teilen. Unser Fachwissen umfasst ein breites Spektrum an Bearbeitungsprozessen, die auf die sich ändernden Anforderungen der Branche zugeschnitten sind. 

PEEK-Bearbeitungsservice

Wir bieten eine umfassende Palette von Dienstleistungen an, darunter CNC-Bearbeitung, Spritzguss und Rapid Prototyping. Die hauseigenen Fertigungskapazitäten des Unternehmens, ergänzt durch ein Netzwerk präzise vernetzter Lieferanten, ermöglichen es uns, Projekte unterschiedlicher Komplexität abzuwickeln. Ganz gleich, ob es sich um Drehen, Fräsen oder komplexere Prozesse handelt, die erfahrenen Ingenieure und Techniker von Prolean sind in der Lage, erstklassige PEEK-Komponenten zu liefern.

Spritzgussservice

Mehr lesen: 

Laserschneiden von PEEK: Präzision, Vorteile und Anwendungen 

Summieren

PEEK ist ein überlegener Thermoplast mit vielseitigen physikalischen, mechanischen und chemischen Eigenschaften. In vielen Anwendungen wird es als Metallersatz angesehen. Die Fähigkeit, bei hohen Temperaturen und hoher mechanischer Festigkeit zu arbeiten, macht es zu einer bevorzugten Option für verschiedene CNC-Bearbeitungs- und Spritzgussprojekte. Aufgrund seiner überlegenen Festigkeit und seines geringen Gewichts ist es für mehrere Branchen als Ersatz für Metalle und Legierungen von entscheidender Bedeutung. 

Häufig gestellte Fragen

Warum gilt PEEK als der überlegene Thermoplast?

Im Gegensatz zu anderen Thermoplasten kann PEEK bei hohen Temperaturen ohne Eigenschaftsverlust verarbeitet werden. Es bietet hervorragende mechanische Festigkeit, Steifigkeit, Schlagfestigkeit, Abriebfestigkeit und chemische Inertheit.

Ist es einfach, PEEK mit CNC-Bearbeitung zu verarbeiten?

Ja, PEEK lässt sich gut bearbeiten. Es kann mit CNC-Bearbeitungsvorgängen bearbeitet werden Mahlen, Drehung, Routing, Bohren und mehr. Allerdings erfordert die PEEK-Bearbeitung mehrere Überlegungen, von der Werkzeugauswahl bis zur Verwendung von Kühlmitteln.

Welche Herstellungsmethoden gibt es für die PEEK-Verarbeitung?

PEEK kann durch CNC-Bearbeitung, Spritzguss, Laserschneiden usw. verarbeitet werden. 

Was sind die wesentlichen Faktoren für die präzise PEEK-Bearbeitung?

Die präzise Bearbeitung von PEEKs erfordert nur wenige Überlegungen. Hartmetallwerkzeuge sind für die PEEK-Bearbeitung geeignet. Die Auswahl der Kühlmittel muss mit einer PEEK-Qualität erfolgen. Bearbeitungsvariablen müssen entsprechend der Art der Bearbeitung festgelegt werden und erfordern ein Glühen des Werkstücks vor Beginn der Bearbeitung.

Welche Anwendungen gibt es für die PEEK-CNC-Bearbeitung?

Die PEEK-CNC-Bearbeitung ist bei der Herstellung von Teilen für die Automobil-, Luft- und Raumfahrt-, Medizin-, Elektro- und Elektronikindustrie, Lebensmittelverarbeitung, Öl- und Gasindustrie und andere Branchen von Bedeutung.

Können Sie einige Tipps zur PEEK-Bearbeitung geben, um den Prozess zu optimieren?

Zu den PEEK-Bearbeitungstipps gehören:

1. Verwenden Sie scharfe Werkzeuge, um die Schnittkräfte zu reduzieren.
2. Tragen Sie Kühlmittel auf, um die Wärmeentwicklung zu minimieren.
3. Achten Sie auf die richtigen Geschwindigkeiten und Vorschübe, um eine übermäßige Hitzeentwicklung zu vermeiden.
4. Verwenden Sie Gleichlauffräsen, um Grate zu minimieren und die Oberflächengüte zu verbessern.

Ist das Laserschneiden von PEEK eine praktikable Option und wie schneidet es im Vergleich zu herkömmlichen Bearbeitungsmethoden ab?

Das Laserschneiden von PEEK ist eine praktikable Option für Anwendungen, die komplizierte Formen und hohe Präzision erfordern. Es bietet Vorteile wie minimalen Materialabfall, keinen Werkzeugverschleiß und kürzere Rüstzeiten. Es ist jedoch möglicherweise nicht für dickere Materialien geeignet und kann zu thermischer Belastung des Teils führen.

Ressourcen 

RanvijayKumar, R. (2022). Thermoplastische Behälter zur Entsorgung radioaktiver Abfälle. ScienceDirect. Abgerufen von https://www.researchgate.net/publication/342755139_Thermoplastic_Containers_for_Disposal_of_Radioactive_Waste