Peek CNC-Bearbeitungsservice

PEEK (Polyetheretherketon) ist ein Hochleistungsthermoplast mit hervorragenden Eigenschaften (hohe Hitzebeständigkeit bis zu ~260°C Dauereinsatz, chemische Inertheit, geringe Feuchtigkeitsaufnahme), aber genau diese Eigenschaften führen zu Schwierigkeiten bei der Bearbeitung:

1. Sehr schlechte Wärmeleitfähigkeit — Die beim Schneiden entstehende Hitze baut sich an der Werkzeugspitze schnell auf, anstatt sich zu verteilen. Dies kann das Material lokal erweichen/schmelzen und zu faserigen Ausbrüchen, klebrigen Oberflächen, Graten, schlechter Oberflächengüte oder sogar zu Materialermüdung führen, wenn die Temperaturen den Schmelzpunkt von ca. 343 °C überschreiten.
2. Hohe Eigenspannungen bei extrudierten Stangen-/Plattenmaterial — Ohne angemessene Spannungsentlastung werden diese Spannungen durch die Materialabtragung freigesetzt, was im Laufe der Zeit zu Verformungen, Verzerrungen, Rissen oder Maßinstabilität führt (besonders problematisch bei Teilen mit engen Toleranzen).
3. Schleifmittel Bei verstärkten Sorten (z. B. GF30 mit 30 % Glasfaseranteil oder CF30 mit Kohlenstoffanteil) verschleißen die Werkzeuge schnell, wodurch die Schneidkanten abstumpfen und die Oberflächenqualität beeinträchtigt wird.

Gemeinsame Lösungen: Verwenden Sie scharfe Hartmetallwerkzeuge mit positivem Spanwinkel (oft unbeschichtet oder poliert für Kunststoffe), konservative Parameter (hohe Spindeldrehzahl, geringe Schnitttiefe, hoher Vorschub zur Vermeidung von Wärmeentwicklung), effektive Kühlung (Druckluft, Sprühnebel oder Minimalmengenschmierung – in manchen medizinischen Fällen Überschwemmungen vermeiden) und immer anglühen Material vor (und manchmal während) der Bearbeitung.

Ja – Glühen wird für die meisten PEEK-CNC-Bearbeitungen dringend empfohlen (und oft als unerlässlich angesehen).insbesondere Teile mit einer Dicke von > ~10–15 mm, komplexe Geometrien, enge Toleranzen (±0.02 mm oder besser) oder kritische Anwendungen (medizinische Implantate, Luft- und Raumfahrtkomponenten).

• Ohne Glühen: Restspannungen aus der Extrusion verursachen Probleme wie:
  • Verformung oder Wölbung nach der Bearbeitung (Teile können sich Tage/Wochen später noch bewegen).
  • Rissbildung während oder nach dem Schneiden (plötzliche Entladung von Spannungskonzentrationen).
  • Dimensionsabweichungen oder Abweichungen von den Toleranzwerten im Laufe der Zeit/Temperaturzyklen.
• Mit Glühen: Die Wärmebehandlung erfolgt in einem kontrollierten Ofen (typischer Zyklus: langsames Aufheizen auf 200–300 °C, Haltezeit 2–10 Stunden je nach Dicke/Güte, sehr langsames Abkühlen). Dadurch werden über 90 % der inneren Spannungen abgebaut, die Kristallinität verbessert, die Zähigkeit erhöht und das Risiko von Verzug und Rissbildung nach der Bearbeitung deutlich reduziert. Viele Betriebe bieten „vorgeglühtes Material“ an oder haben das Glühen in ihrem Service inbegriffen. Der Verzicht darauf spart zwar Kosten, führt aber häufig zu Ausschuss, Nacharbeit oder Ausfällen im Feld – das Risiko überwiegt in der Regel die Einsparungen.

• Toleranzen: Die Standard-CNC-Bearbeitung erreicht zuverlässig Toleranzen von ±0.025 mm bis ±0.05 mm. Bei sorgfältiger Prozesskontrolle (Vorglühen, temperaturstabile Fertigungsumgebung, ggf. 5-Achs-Bearbeitung, leichte Schlichtbearbeitung) sind Toleranzen von ±0.01 mm üblich, und für hochpräzise/medizinische Anwendungen sind sogar ±0.005 mm (oder besser) erreichbar.
• Oberflächenfinish: Die Oberflächenrauheit (Ra) liegt im unbearbeiteten Zustand typischerweise zwischen 0.8 und 1.6 µm; mit optimierten Werkzeugen/Kühlmitteln und leichten Polierdurchgängen ist eine Rauheit von 0.4 µm oder besser üblich. Durch Nachpolieren lassen sich spiegelglatte Oberflächen (Ra 0.2 µm oder darunter) für optische/medizinische Anwendungen erzielen.

Warum die hohen Kosten?

1. Rohstoffpreis — Reines PEEK-Stangen/Platten kosten oft 100–500+ Dollar pro kg (verstärkte Sorten sogar noch mehr), weit mehr als Delrin/POM/Nylon.
2. Hohe Ausschuss-/Abfallquote — Konservative Parameter (geringer DOC-Wert, langsamere effektive Abtragung) + Glühschritte erhöhen den Zeit- und Materialverbrauch.
3. Spezielle Anforderungen — Scharfe Hartmetallwerkzeuge (häufiger Austausch gegen gefüllte Sorten), Kühlvorrichtungen, Glühöfen/-zeiten, qualifizierte Programmierung und strenge Qualitätskontrolle (insbesondere für Biokompatibilität oder fehlerfreie Teile).
4. Geringes Volumen/hohe Präzision — Bei den meisten PEEK-Aufträgen handelt es sich um Prototypen oder Kleinserien für anspruchsvolle Anwendungen, daher überwiegt die Einrichtungs-/Programmierzeit.