Wer ein Bauteil aus PEEK, POM oder PTFE benötigt, steht vor einer Entscheidung, die weit vor der Maschine beginnt. Jedes dieser Materialien verhält sich im Fräsprozess grundlegend anders. Wer das ignoriert, produziert Ausschuss oder bestellt ein Material, das für die tatsächliche Anforderung schlicht überdimensioniert ist.
PEEK, POM und PTFE gehören zu den am häufigsten gefrästen Hochleistungskunststoffen in der Industrie. Sie decken ein breites Spektrum ab: von der medizintechnischen Implantatekomponente bis zur chemiebeständigen Ventildichtung, vom Präzisionszahnrad bis zum Gleitlager unter Dauerlast.
Dieser Artikel erklärt für jedes Material die entscheidenden Werkstoffeigenschaften, die typischen Herausforderungen beim Fräsen und praxisnahe Parameterempfehlungen aus unserer Fertigung. Wer die Grundlagen der CNC-Bearbeitung von Kunststoffen noch einmal nachlesen möchte, findet dort einen guten Einstieg.
Das Wichtigste in Kürze
| Thema | Key Takeaway |
|---|---|
| PEEK fräsen | Schlechter Wärmeleiter: Wärmeabfuhr nur über den Span; Schnittgeschwindigkeit 200 bis 400 m/min; kein Kühlmittelzusatz, nur reines Wasser oder Druckluft |
| POM fräsen | Einfachster Hochleistungskunststoff für die CNC-Bearbeitung; Ra 0,4 bis 0,8 direkt vom Fräser erreichbar; Schnittgeschwindigkeit 300 bis 1.000 m/min |
| PTFE fräsen | Weich, zäh, hoher Wärmeausdehnungskoeffizient: 3-Pass-Prozess (Schruppen, Tempern bei 145 °C, Schlichten) für Maßhaltigkeit erforderlich |
| Materialwahl | PEEK bei Festigkeit und Temperatur; POM bei Präzision und Wirtschaftlichkeit; PTFE bei Chemiebeständigkeit und Gleiteigenschaften |
Welche Hochleistungskunststoffe kommen für das CNC-Fräsen in Frage?
Standardkunststoffe wie PE, PP oder PVC sind günstig und einfach zu verarbeiten. Ihre thermischen und mechanischen Grenzen sind jedoch eng gesteckt. Hochleistungskunststoffe beginnen dort, wo Standardmaterialien versagen: bei Dauereinsatztemperaturen über 100 °C, in aggressiven chemischen Medien, unter mechanischer Dauerlast oder in hygienisch kritischen Umgebungen.
Die Faustregel lautet: Wenn ein Metallteil durch einen leichteren Werkstoff ersetzt werden soll oder wenn ein Standardkunststoff an seine Belastungsgrenzen stößt, ist ein Hochleistungskunststoff die richtige Richtung. Die Entscheidung zwischen den einzelnen Werkstoffen hängt von den konkreten Anforderungen ab. Ein Konstrukteur, der PEEK spezifiziert, weil er "den besten Kunststoff" will, zahlt häufig das Fünf- bis Zehnfache gegenüber einer POM-Lösung, die denselben Zweck erfüllt.
Typische Einsatzfelder für Hochleistungskunststoffe
Medizintechnik: Sterilisierbarkeit (Dampf, Ethylenoxid, Gamma), Biokompatibilität nach ISO 10993, kein metallischer Abrieb in implantatnahen Bauteilen.
Maschinenbau: Dauerhaft belastete Gleitelemente, Zahnräder, Hochtemperaturbauteile in motornahen Bereichen.
Chemietechnik: Dichtungen und Gehäuse für aggressive Säuren, Laugen und Lösungsmittel, wo Metall korrodieren würde.
Halbleitertechnik: Reinraumgeeignete Bauteile, chemische Prozessumgebungen beim Wafer-Handling.
Eine detaillierte Entscheidungshilfe zur Materialauswahl für technische Bauteile bietet unser Leitfaden für die Werkstoffwahl.
Die drei wichtigsten Vertreter in der CNC-Zerspanung
Unter den Hochleistungskunststoffen gibt es eine klare Arbeitsteilung:
PEEK ist das Material, wenn Festigkeit und Temperaturfestigkeit gleichzeitig gefordert sind. POM ist das Material für Präzision, Maßhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit. PTFE ist die Wahl, wenn chemische Beständigkeit und geringstmögliche Reibung entscheidend sind.
Diese drei Materialien werden im Folgenden einzeln behandelt, weil sich ihre Fräseigenschaften zu stark unterscheiden, als dass man sie unter einem gemeinsamen Dach sinnvoll beschreiben könnte. PEEK fräsen, POM fräsen und PTFE fräsen sind drei grundlegend verschiedene Aufgaben für Mensch und Maschine.
PEEK fräsen: Eigenschaften, Herausforderungen und Anwendungen
PEEK fräsen gehört zu den anspruchsvollsten Aufgaben in der Kunststoffzerspanung. PEEK (Polyetheretherketon) ist der Maßstab unter den technischen Hochleistungskunststoffen. Wer das Material fräsen will, muss seine thermischen Besonderheiten kennen, denn sonst zerstört er teure Halbzeuge.
Was ist PEEK?
Polyetheretherketon ist ein teilkristalliner Thermoplast mit herausragenden mechanischen und thermischen Eigenschaften. Er wird unter anderem von Victrex (Originalhersteller), Ensinger (TECAPEEK) und Röchling produziert. Die Werkstoffkennwerte der ungefüllten Standardqualität (Stand: technische Datenblätter, März 2026):
| Eigenschaft | Wert | Norm |
|---|---|---|
| Dichte | 1,31 g/cm³ | ISO 1183 |
| Zugfestigkeit | 110 MPa | ISO 527 |
| E-Modul | 4.000 MPa | ISO 527 |
| Schmelzpunkt | 334 °C | |
| Dauereinsatztemperatur | bis 250 °C | |
| Wärmeformbeständigkeit HDT/A | 152 °C (ungefüllt) | ISO 75 |
| Wärmeleitfähigkeit | 0,25 W/(m·K) |
Quellen: Technische Datenblätter Ensinger (TECAPEEK), Röchling (SustaPEEK) und Victrex PEEK-Polymers.
Besonderheiten beim PEEK fräsen
Beim PEEK fräsen ist der Wärmestau das zentrale Problem. PEEK leitet Wärme schlecht: Mit einer Wärmeleitfähigkeit von 0,25 W/(m·K) sammelt sich die beim Fräsen entstehende Wärme an der Schneidkante und im Werkstück, nicht im Span. Die einzige Möglichkeit, Wärme aus der Schnittzone abzuführen, ist der Span selbst.
Daraus folgt eine nicht intuitive Konsequenz: Der Vorschub darf beim PEEK fräsen nicht zu niedrig sein. Wer bei PEEK den Vorschub reduziert, um vermeintlich vorsichtiger zu fräsen, erzeugt mehr Reibungswärme und riskiert eine schmelzende Schnittkante. Ein höherer Vorschub bedeutet mehr Spanvolumen und damit mehr Wärmeabfuhr.
Kühlung bei PEEK: Kühlmittelzusätze sind bei PEEK zu vermeiden. Additive in handelsüblichen Kühlmittelemulsionen können Spannungsrisskorrosion auslösen. Zulässig sind ausschließlich reines Wasser oder Druckluft. Dieser Punkt wird in der Praxis häufig übersehen, weil Maschinenführer automatisch dieselbe Kühlung wie bei Metallen einsetzen.
Tempern vor der Bearbeitung: Halbzeuge aus PEEK können innere Spannungen enthalten, die beim Pressen oder Extrudieren entstehen. Ein Tempervorgang vor der CNC-Bearbeitung baut diese Spannungen ab und reduziert Verzug nach dem Fräsen erheblich. Für Präzisionsbauteile ist das kein optionaler Schritt.
Schnittparameter für das PEEK fräsen
Wer PEEK fräsen will, braucht die folgenden Eckwerte als Ausgangspunkt:
| Parameter | Empfehlung |
|---|---|
| Werkzeugmaterial | Hartmetall (HM), polierte Schneiden |
| Spanwinkel | Positiv |
| Anzahl Schneiden | 1- oder 2-schneidige Fräser |
| Schnittgeschwindigkeit | 200 bis 400 m/min |
| Zustellung | Start: 0,5 x D, schrittweise erhöhen |
| Kühlung | Reines Wasser oder Druckluft (kein Kühlmittelzusatz) |
Quellen: Sahlberg-Bearbeitungsrichtlinien technische Kunststoffe, Ensinger-Verarbeitungsrichtlinien.
Typische Fehler beim PEEK fräsen und wie man sie vermeidet
| Symptom | Ursache | Lösung |
|---|---|---|
| Schmelzende Schnittkante | Stumpfes Werkzeug oder zu niedriger Vorschub | Scharfes Werkzeug, Vorschub erhöhen, Kühlung verbessern |
| Verzug nach der Bearbeitung | Innere Spannungen im Halbzeug | Material vor Bearbeitung tempern |
| Mikrorisse an der Oberfläche | Kühlmittelzusatz hat mit PEEK reagiert | Nur reines Wasser oder Druckluft verwenden |
PEEK-Varianten im Überblick
PEEK ist nicht gleich PEEK. Je nach Anforderung können verstärkte Varianten die bessere Wahl sein:
PEEK natur (ungefüllt): Standardqualität, biokompatibel nach ISO 10993, FDA-konform in direktem Lebensmittelkontakt. Beste Zerspanbarkeit und Oberflächengüte.
PEEK GF30: 30 % Glasfaser, höhere Steifigkeit, geringere Zähigkeit, schlechtere Oberflächengüte nach dem Fräsen. Die Glasfasern erhöhen den Werkzeugverschleiß.
PEEK CF30: 30 % Kohlefaser, höchste Steifigkeit, elektrisch leitfähig. Relevant für Halbleiteranwendungen, aber nicht mehr biokompatibel.
Die Wahl der Variante beeinflusst den Fräsprozess direkt: Gefüllte Typen erfordern härtere Werkzeuge und kürzere Wechselintervalle.
Wo wird PEEK eingesetzt?
PEEK ist das bevorzugte Material überall dort, wo Festigkeit und Temperaturbeständigkeit gleichzeitig gefordert sind:
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Medizintechnik: Wirbelsäulenimplantate, chirurgische Instrumente, Endoskopiekomponenten. PEEK ist sterilisierbar und biokompatibel.
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Luft- und Raumfahrt: Strukturbauteile, Buchsen, Lager. Gewichtsvorteil gegenüber Metall bei gleichwertiger Festigkeit.
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Maschinenbau: Pumpengehäuse, Hochtemperaturlager, Ventilkörper in heißen Prozessen.
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Halbleitertechnik: Wafer-Handling, chemische Prozessumgebungen im Reinraum.
Für Anforderungen aus der Medizintechnik und Pharmaindustrie lesen Sie unseren Beitrag zur präzisen Kunststoffbearbeitung für Medizintechnik und Pharmaindustrie.
POM fräsen: Der präzise Allrounder
POM fräsen ist im Vergleich zu PEEK und PTFE das Einstiegsszenario in die Hochleistungskunststoff-Bearbeitung. POM (Polyoxymethylen) ist der dankbarste Hochleistungskunststoff für die CNC-Bearbeitung. Wer POM fräsen will, arbeitet mit einem Material, das technisch sehr verzeiht, solange das Werkzeug scharf bleibt.
Was ist POM?
Polyoxymethylen, auch als Acetal oder unter dem DuPont-Markennamen Delrin bekannt, ist ein teilkristalliner Thermoplast mit außergewöhnlicher Maßhaltigkeit. Die geringe Feuchtigkeitsaufnahme von unter 0,2 % macht POM besonders stabil in feuchten Umgebungen. Im Vergleich zu PA 6, das bis zu 3,5 % Feuchtigkeit aufnehmen und dabei seine Dimension verändern kann, ist POM für Präzisionsteile der zuverlässigere Werkstoff.
| Eigenschaft | Wert | Norm |
|---|---|---|
| Dichte (POM-C) | 1,41 g/cm³ | ISO 1183 |
| Zugfestigkeit | 65 bis 67 MPa | ISO 527 |
| E-Modul | 2.800 bis 3.000 MPa | |
| Schmelzpunkt (POM-C) | 165 °C | |
| Dauereinsatztemperatur | bis 100 °C | |
| Feuchtigkeitsaufnahme | unter 0,2 % |
Quelle: Technische Datenblätter -, sahlberg.de
POM-C oder POM-H: Welche Variante für welchen Einsatz?
POM gibt es in zwei Hauptvarianten, die sich in der Praxis unterschiedlich verhalten:
POM-C (Copolymer): Bessere chemische Beständigkeit, höhere Dimensionsstabilität. Empfohlen für Präzisionsteile und Anwendungen in chemisch belasteten Umgebungen. POM-C ist die Standardwahl für die meisten industriellen Anwendungen.
POM-H (Homopolymer): Etwas höhere Zugfestigkeit (ca. 70 MPa gegenüber 65 MPa bei POM-C), geringere chemische Beständigkeit. Die Wahl, wenn maximale mechanische Festigkeit zählt.
Kurzformel: POM-C für Chemie und Präzision, POM-H für mechanische Maximalbelastung.
Besonderheiten beim POM fräsen
POM fräsen ist in der Praxis das angenehmste unter den drei Hochleistungskunststoffen. POM erzeugt definierte, saubere Späne und erlaubt hohe Schnittgeschwindigkeiten ohne übermäßige Wärmeentwicklung. Direkt vom CNC sind Rauheitswerte von Ra 0,4 bis 0,8 erreichbar, ohne dass nachpoliert werden müsste. Das ist ein erheblicher Vorteil gegenüber anderen Kunststoffen.
Die geringe Feuchtigkeitsaufnahme bedeutet praktisch: keine Quellungseffekte durch Kühlwasser, keine Maßänderungen durch schwankende Luftfeuchtigkeit in der Werkshalle. POM ist damit eines der dimensionsstabilsten Materialien in der Kunststoffzerspanung.
Kritischer Punkt: Trotz der einfachen Zerspanbarkeit kann POM bei zu hoher Wärme fließen. Ein stumpfes Werkzeug erzeugt mehr Reibungswärme und verschlechtert sofort die Oberflächenqualität. Wer einmal mit einem frisch geschärften Werkzeug POM gefräst und danach denselben Fräser weiter genutzt hat, kennt den Unterschied. Das Werkzeug muss rechtzeitig gewechselt werden.
Schnittparameter für das POM fräsen
Wer POM fräsen will, hat die größte Parameterfreiheit aller drei Materialien:
| Parameter | Empfehlung |
|---|---|
| Werkzeugmaterial | Hartmetall (HM), sehr scharf |
| Spanwinkel | Positiv |
| Anzahl Schneiden | 1- oder 2-schneidige Fräser |
| Schnittgeschwindigkeit | 300 bis 1.000 m/min |
| Vorschub | 0,1 bis 0,5 mm/U |
| Praxiswerte (2-mm-Fräser) | 20.000 bis 29.000 U/min, 2,5 mm Tiefe, 4 mm/s Vorschub |
| Kühlung | Druckluft ausreichend; Wasser-Emulsion bei Großserie möglich |
| Erreichbare Rauheit | Ra 0,4 bis 0,8 direkt vom CNC |
Quellen: Sahlberg-Bearbeitungsrichtlinien technische Kunststoffe, Ensinger-Verarbeitungsrichtlinien für POM.
Typische Fehler beim POM fräsen und wie man sie vermeidet
| Symptom | Ursache | Lösung |
|---|---|---|
| Schlechte Oberflächenqualität | Stumpfes Werkzeug oder Vibration | Werkzeug wechseln, Aufspannung optimieren |
| Maßabweichungen | Thermische Ausdehnung bei Großserie | Kühlpausen einplanen, Zustellung reduzieren |
| Abplatzer oder Risse | Zu hohe Zustellung | Schnittiefe schrittweise reduzieren |
Typische Anwendungen für POM
POM ist der Klassiker überall dort, wo Maßhaltigkeit, gute Gleiteigenschaften und Wirtschaftlichkeit gefordert sind:
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Maschinenbau: Zahnräder, Ritzel, Führungsleisten, Gleitlager
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Fahrzeugtechnik: Kipphebel, Ventilkörper, Schiebepads
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Lebensmitteltechnik: Förderbänder, Ventile, Gleitplatten (FDA-Qualität)
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Elektronik: Präzisionsgehäuse, Verbindungselemente, Spulen
PTFE fräsen: Chemiebeständig und anspruchsvoll in der Bearbeitung
PTFE fräsen stellt die höchsten Anforderungen der drei vorgestellten Materialien an den Fertigungsprozess. PTFE (Polytetrafluorethylen), bekannt unter dem Markennamen Teflon, ist das Material der Wahl für chemische Extremanwendungen. PTFE verzeiht keine Nachlässigkeit.
Was ist PTFE?
Polytetrafluorethylen ist ein teilkristallines Fluorpolymer mit einzigartigen Eigenschaften. Der Reibungskoeffizient von µ ≈ 0,04 gehört zum Niedrigsten aller technischen Festkörper. Sein Einsatztemperaturbereich von -200 °C bis +260 °C übertrifft nahezu alle anderen Kunststoffe. PTFE ist chemisch beständig gegen nahezu alle Industriechemikalien, biokompatibel und FDA-konform.
| Eigenschaft | Wert | Norm |
|---|---|---|
| Dichte | 2,14 bis 2,18 g/cm³ | ISO 1183 |
| Zugfestigkeit (gepresst) | 20 MPa | ISO 527 |
| Zugfestigkeit (extrudiert) | 26,5 MPa | ISO 527 |
| E-Modul | ca. 500 bis 800 MPa | |
| Schmelzpunkt | 327 °C | |
| Einsatztemperaturbereich | -200 °C bis +260 °C | |
| Reibungskoeffizient | µ ≈ 0,04 |
Quellen: Technische Datenblätter Ensinger TECAFLON PTFE und Röchling Polystone PTFE.
Warum ist PTFE so schwierig zu fräsen?
PTFE ist sehr weich und zäh. Diese Eigenschaften, die PTFE als Dichtungsmaterial so wertvoll machen, erschweren die Zerspanung erheblich. Wer PTFE wie POM oder PEEK fräsen will, wird mit Grat, Maßabweichungen und Verzug konfrontiert.
Das zentrale Problem ist der hohe Wärmeausdehnungskoeffizient von ca. 10 bis 12 × 10⁻⁵ K⁻¹. Zum Vergleich: Stahl liegt bei ca. 1,2 × 10⁻⁵ K⁻¹. PTFE dehnt sich also bei Erwärmung rund zehnmal stärker aus als Stahl. Ein Bauteil, das unmittelbar nach dem Fräsen Maß hält, kann nach vollständiger Abkühlung außerhalb der Toleranz liegen.
Ein weiteres Problem sind Restspannungen aus dem Schneidprozess. Diese lösen sich noch Stunden nach der Bearbeitung. Das Teil kann verzogen sein, obwohl es direkt nach dem Fräsen korrekte Maße hatte. Wer dieses Verhalten nicht kennt und die Teile sofort nach dem Fräsen vermisst, produziert Ausschuss ohne erkennbare Ursache.
Hinzu kommt die Gratbildung durch die Weichheit des Materials. PTFE schmiert bei unzureichender Spanabfuhr ans Werkzeug und bildet lange, anhaftende Späne statt sauberer, abgebrochener Späne.
Der 3-Pass-Prozess für maßhaltige PTFE-Bauteile
Für Bauteile mit engen Toleranzen ist ein dreistufiger Prozess erforderlich:
Schritt 1 - Schruppen mit Aufmaß: Material grob auf Kontur bringen. Ausreichend Aufmaß für den Schlichtstep lassen.
Schritt 2 - Tempern: Teil bei 145 °C tempern. Richtwert: 1 Stunde pro 25 mm Materialdicke. Danach langsam und kontrolliert abkühlen lassen, nicht aktiv abschrecken. Dieser Schritt baut Restspannungen ab.
Schritt 3 - Schlichten auf Endmaß: Erst nach vollständiger Temperaturangleichung des Bauteils. Nachmessen immer erst nach vollständiger Abkühlung auf Raumtemperatur.
Wer diesen Prozess überspringt, erhält Bauteile, die nach Stunden aus der Toleranz laufen.
Empfohlene Schnittparameter für PTFE
| Parameter | Empfehlung |
|---|---|
| Werkzeugmaterial | Scharfer Einzahn-Spiralfräser; unbeschichtetes HM oder diamantbeschichtet |
| Anzahl Schneiden | 1 (Einzahn) |
| Vorschub | Kontrolliert; Späne sollten 1 bis 2 mm groß sein |
| Kühlung | Trocken oder Druckluft |
| Spannvorrichtung | PTFE ist weich: Spannkräfte minimieren, um Verformung zu verhindern |
| Toleranzmanagement | 3-Pass-Prozess: Schruppen, Tempern bei 145 °C, Schlichten |
Quellen: Sahlberg-Bearbeitungsrichtlinien technische Kunststoffe, Ensinger-Verarbeitungsrichtlinien für PTFE.
Typische Fehler beim PTFE fräsen und wie man sie vermeidet
| Symptom | Ursache | Lösung |
|---|---|---|
| Verzug nach der Bearbeitung | Restspannungen lösen sich nach dem Fräsen | 3-Pass-Prozess mit Temperschritt anwenden |
| Gratbildung | Weichheit des Materials, unzureichende Spanabfuhr | Finale Finishing-Pässe, diamantbeschichtetes Werkzeug |
| Maßabweichungen nach Abkühlung | Hoher Wärmeausdehnungskoeffizient | Erst nach vollständiger Temperaturangleichung nachmessen |
| Material schmiert ans Werkzeug | Schlechte Spanabfuhr | Einzahn-Fräser, höhere Schnittgeschwindigkeit |
Wo ist PTFE unersetzbar?
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Chemietechnik: Dichtungen, Ventilsitze, Flanschdichtungen für aggressive Säuren, Laugen und Lösungsmittel
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Labortechnik: Behälter, Rührstäbe, Trichter für aggressive Medien
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Elektrotechnik: Kabelisolation, Hochfrequenzsubstrate (geringe Dielektrizitätskonstante)
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Medizintechnik: Katheter, Gefäßprothesen (ePTFE)
Materialvergleich: PEEK, POM, PTFE, PEI und PA in der Übersicht
PEEK, POM und PTFE sind nicht die einzigen Hochleistungskunststoffe für die CNC-Bearbeitung. Abhängig von den Anforderungen können PEI, PA oder PVDF die bessere Wahl sein.
PEI (Polyetherimid, Ultem) ist eine Alternative zu PEEK bei etwas geringeren Temperaturanforderungen: Dauereinsatztemperatur bis 170 °C, Zugfestigkeit 110 MPa (Werte nach Ensinger-Datenblatt TECAPEI). PEI ist amorph und damit anfällig für Spannungsrisse bei der Bearbeitung. Das erfordert sorgfältige Werkzeugführung und angepasste Schnittparameter.
PA 6 (Polyamid 6) ist das wirtschaftlichste Material in dieser Gruppe: Zugfestigkeit 75 MPa, Dauereinsatztemperatur bis 100 °C. Der Nachteil ist die hohe Feuchtigkeitsaufnahme, die zu Maßänderungen führt. Für Präzisionsteile in feuchten Umgebungen ist POM die bessere Wahl.
Bei H. Scheffel verarbeiten wir alle genannten Werkstoffe einschließlich PVDF und PVDF-Varianten. Das gibt uns den Überblick, den Lohnfertiger mit schmalem Materialportfolio nicht haben.
Vergleichstabelle Hochleistungskunststoffe (Stand: März 2026)
| Eigenschaft | PEEK | POM | PTFE | PEI (Ultem) | PA 6 |
|---|---|---|---|---|---|
| Zugfestigkeit | 110 MPa | 65 MPa | 20 bis 27 MPa | 110 MPa | 75 MPa |
| Dauereinsatztemperatur | 250 °C | 100 °C | 260 °C | 170 °C | 100 °C |
| Schmelzpunkt | 334 °C | 165 °C | 327 °C | ~217 °C | 220 °C |
| Dichte | 1,31 g/cm³ | 1,41 g/cm³ | 2,14 g/cm³ | 1,27 g/cm³ | 1,14 g/cm³ |
| Chemische Beständigkeit | sehr gut | gut | ausgezeichnet | gut | mittel |
| CNC-Bearbeitbarkeit | gut | sehr gut | schwierig | gut | gut |
| Preisniveau | sehr hoch | mittel | mittel-hoch | hoch | niedrig |
| Biokompatibilität | ja | bedingt | ja | ja | nein |
Werte aus technischen Datenblättern; PEEK-Werte: ungefüllte Standardqualität
Entscheidungshilfe in drei Punkten
-
Festigkeit und Temperatur gleichzeitig gefordert: PEEK
-
Präzision, Maßhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit im Vordergrund: POM
-
Chemische Beständigkeit und geringe Reibung entscheidend: PTFE
Werkzeugwahl und Maschinenparameter: Was muss der Fertiger können?
Die Materialwahl ist die eine Seite. Die Maschinenausstattung und das Fertigungs-Know-how des Lohnfertigers sind die andere. Nicht jeder CNC-Betrieb kann alle Hochleistungskunststoffe prozesssicher bearbeiten.
Die wichtigste Grundregel
Immer scharfes Werkzeug. Bei Kunststoffen ist das noch wichtiger als bei Metallen. Stumpfe Schneiden erzeugen Reibungswärme statt sauberer Spanbildung. Das Ergebnis: Kunststoff schmilzt statt zerspant zu werden. Werkzeugwechsel-Intervalle müssen bei Hochleistungskunststoffen konservativ kalkuliert werden. Ein gesparter Werkzeugwechsel kostet im schlechtesten Fall ein komplettes Halbzeug.
Werkzeug je Material im Vergleich
| Material | Werkzeugmaterial | Schneiden | Besonderheit |
|---|---|---|---|
| PEEK | Hartmetall (HM), poliert | 1 bis 2 | Positiver Spanwinkel; vor Bearbeitung Halbzeug tempern |
| POM | Hartmetall (HM), sehr scharf | 1 bis 2 | Gute Spanabfuhr sicherstellen |
| PTFE | HM unbeschichtet oder diamantbeschichtet | 1 (Einzahn) | Minimaler Anpressdruck beim Spannen |
Kühlung: Was ist erlaubt?
Die Kühlung ist beim Fräsen von Hochleistungskunststoffen kein Nebenpunkt:
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PEEK: Reines Wasser oder Druckluft. Kein Kühlmittelzusatz, da Spannungsrisskorrosion droht.
-
POM: Druckluft ausreichend. Wasser-Emulsion bei Großserie möglich.
-
PTFE: Trocken oder Druckluft.
Maschinenvoraussetzungen für Hochleistungskunststoffe
Hohe Spindeldrehzahlen sind besonders für kleine Fräserdurchmesser wichtig. Eine stabile Aufspannung ist entscheidend: Kunststoffe reagieren empfindlicher auf Schwingungen als Metall, und Vibrationen verschlechtern sofort die Oberflächenqualität.
Kunststoffspäne können sich elektrostatisch aufladen und im Arbeitsraum festsetzen. Eine zuverlässige Späneabfuhr verhindert Ablagerungen, die die Bauteilqualität beeinflussen oder Folgebauteile verunreinigen.
Für PEEK und PTFE gilt: Qualitätssicherung und Nachmessen erst nach vollständiger Temperaturangleichung des Bauteils. Unsere Qualitätssicherung nach ISO 9001 stellt sicher, dass jedes Bauteil die geforderten Maße unter reproduzierbaren Bedingungen erreicht.
Bei H. Scheffel arbeiten wir mit 5-Achs-CNC-Anlagen mit Heidenhain-Steuerung bei einem Arbeitsraum von 3.640 x 1.800 x 900 mm. Diese Ausstattung ermöglicht auch komplexe Freiformgeometrien in einem Aufspannvorgang. Das ist besonders relevant für PEEK-Bauteile in der Medizintechnik, bei denen jede zusätzliche Aufspannung eine potenzielle Quelle von Lageabweichungen ist.
Häufig gestellte Fragen: PEEK fräsen, POM fräsen und PTFE fräsen
Warum ist PEEK so viel teurer als POM?
PEEK kostet als Halbzeug ca. 5 bis 10x mehr als POM. Der Grund liegt im aufwendigen Syntheseprozess und der thermischen Beständigkeit bis 250 °C. Wenn das Bauteil keine Temperaturen über 100 °C aushält und keine Biokompatibilität erfordert, ist POM die wirtschaftlichere Wahl.
Kann man PTFE mit Standard-CNC-Werkzeug fräsen?
Grundsätzlich ja, aber PTFE verzeiht keinen stumpfen Werkzeugzustand. Ein verbrauchtes Werkzeug erzeugt sofort Grate und Maßabweichungen. Scharfe Einzahn-Fräser aus Hartmetall sind die erste Wahl; für höchste Ansprüche eignen sich diamantbeschichtete Werkzeuge.
Welche Toleranzen sind beim PTFE fräsen realistisch?
Mit dem 3-Pass-Prozess (Schruppen, Tempern bei 145 °C, Schlichten) sind Toleranzen von ±0,1 mm erreichbar. Nachmessen erst nach vollständiger Temperaturangleichung des Bauteils. Der hohe Wärmeausdehnungskoeffizient macht direktes Nachmessen nach dem Fräsen unzuverlässig.
Ist PEEK für Lebensmittelanwendungen geeignet?
PEEK in ungefüllter Standardqualität ist FDA-konform. Für direkte Lebensmittelkontaktanwendungen muss die entsprechende Qualität (PEEK FDA) explizit spezifiziert werden. Füllstoffe wie Glasfaser oder Kohlefaser heben die FDA-Konformität auf.
Was ist der Unterschied zwischen PEEK natur und PEEK GF30?
PEEK GF30 enthält 30 % Glasfaser und erreicht höhere Steifigkeit sowie bessere Wärmeformbeständigkeit. Nachteil: geringere Zähigkeit und schlechtere Oberflächengüte nach dem Fräsen. PEEK CF30 (Kohlefaser) ist elektrisch leitfähig, aber nicht biokompatibel.
Ist POM oder PEEK besser für Zahnräder?
Für Zahnräder bei Raumtemperatur und moderater Last ist POM die wirtschaftlichere Wahl: sehr gute Gleiteigenschaften, hohe Maßhaltigkeit, einfach zu fräsen. PEEK ist für motornahe, heiße Bereiche oder sehr hohe mechanische Dauerlast die richtige Wahl.
Fazit: Materialwahl und Fertigungskompetenz entscheiden gemeinsam
PEEK, POM und PTFE decken unterschiedliche Anforderungsprofile ab. Die Materialwahl allein reicht nicht. Jedes dieser Werkstoffe stellt spezifische Anforderungen an den Fräsprozess, die ohne fundiertes Fertigungs-Know-how zu Ausschuss führen.
PEEK fräsen erfordert kontrollierte Wärmeabfuhr über den Span, getempertes Halbzeug und die richtige Kühlung. Kein Kühlmittelzusatz, ausschließlich reines Wasser oder Druckluft. POM ist der einfachste Hochleistungskunststoff in der Zerspanung, solange das Werkzeug scharf bleibt und die Wärmeentwicklung begrenzt wird. PTFE verlangt den 3-Pass-Prozess mit Temperschritt, minimale Spannkräfte und konservative Toleranzplanung.
Die eingangs erwähnte Konsequenz gilt: Wenn die Entscheidung über das Material falsch ist, hilft auch die beste Maschinerie nicht. Wenn das Material stimmt, aber der Fertigungsprozess nicht, ist das Ergebnis dasselbe. Beides muss zusammenpassen.
Bei H. Scheffel fertigen wir PEEK, POM, PTFE, PEI, PVDF und weitere Hochleistungskunststoffe auf 5-Achs-Anlagen nach ISO 9001. Die Materialberatung gehört bei uns zur Leistung dazu, nicht zur Extraleistung.
Quellen
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Ensinger GmbH: TECAPEEK technische Daten und Verarbeitungshinweise. https://www.ensingerplastics.com/en-us/thermoplastic-materials/peek-plastic
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Röchling Engineering Plastics: PEEK, POM und PTFE — Werkstoffübersicht und Bearbeitungshinweise. https://www.roechling.com/de/engineering-plastics
-
Victrex plc: PEEK Polymer — Technical Guide für Werkstoffeigenschaften und Verarbeitung. https://www.victrex.com/en/products/victrex-peek-polymers
-
Sahlberg GmbH: Bearbeitungsrichtlinien technische Kunststoffe — Schnittparameter, Werkzeugwahl, Kühlung. https://www.sahlberg.de/files/Bilder/Sahlberg/Kataloge/SAHLBERG_Bearbeitungsrichtlinien_Kunststoffe.pdf
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DIN EN ISO 9001:2015 — Qualitätsmanagementsysteme: Anforderungen. Beuth Verlag.
