Die Luft- und Raumfahrtindustrie steht unter einem permanenten Druck, das Gewicht von Bauteilen zu reduzieren, ohne dabei Kompromisse bei der mechanischen Stabilität oder der thermischen Beständigkeit einzugehen. In diesem Kontext hat sich der 3D-Druck mit PEEK und PEI als eine der wichtigsten technologischen Entwicklungen der letzten Jahre etabliert. Hochleistungspolymere wie Polyetheretherketon (PEEK) und Polyetherimid (PEI, oft bekannt unter dem Markennamen Ultem) bieten Eigenschaften, die traditionell nur von Metallen erreicht wurden.
Hochtemperatur 3D-Druck Triebwerkbauteile aus PEEK und PEI in der Luftfahrt
Durch die additive Fertigung können komplexe, maßgeschneiderte Geometrien realisiert werden, die durch spanende Verfahren kaum oder nur mit extremem Materialverlust herstellbar wären. Der Ersatz von Aluminium- oder Titanbauteilen durch gedruckte PEEK- oder PEI-Komponenten führt nicht nur zu massiven Gewichtseinsparungen, sondern senkt auch die Treibstoffkosten und erhöht die Gesamteffizienz von Luftfahrzeugen und Drohnensystemen.
Was sind PEEK und PEI (Ultem)?
PEEK (Polyetheretherketon) und PEI (Polyetherimid) gehören zur Klasse der Hochtemperatur-Thermoplaste. Sie zeichnen sich durch ihre herausragende Temperaturbeständigkeit, chemische Inertheit und mechanische Festigkeit aus.
- PEEK: Ein teilkristalliner Thermoplast mit einer Dauergebrauchstemperatur von bis zu 260 °C. Er ist extrem widerstandsfähig gegen fast alle organischen und anorganischen Chemikalien.
- PEI (Ultem): Ein amorpher Thermoplast, der sich durch hohe Flammwidrigkeit und extrem geringe Rauchentwicklung (FST-Eigenschaften: Fire, Smoke, Toxicity) auszeichnet. Dies macht ihn besonders attraktiv für das Flugzeuginterieur.
Fazit und Ausblick
Der Ersatz von metallischen Komponenten durch den 3D-Druck mit PEEK und PEI (Ultem) markiert einen Wendepunkt in der Luft- und Raumfahrt. Die unschlagbare Kombination aus extremer Hitzebeständigkeit, chemischer Robustheit und geringem Gewicht ermöglicht es Ingenieuren, effizientere, leichtere und leistungsstärkere Flugsysteme zu entwickeln. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Anlagentechnik wird sich dieser Trend in den kommenden Jahren noch weiter beschleunigen.
Möchten Sie das Gewicht Ihrer Konstruktionen reduzieren und prüfen, ob PEEK oder PEI für Ihre Anwendung geeignet sind? Unser Team in Berlin unterstützt Sie von der CAD-Topologieoptimierung bis hin zur fertigen Rapid-Prototyping-Lösung. Nutzen Sie unseren 3D-Druck Kostenrechner, um sofort eine Einschätzung für Ihr Projekt zu erhalten!
FAQ – Häufig gestellte Fragen
Ist PEEK stärker als Aluminium?
Hinsichtlich der absoluten Zugfestigkeit ist Aluminium (z. B. 7075-T6) stärker als PEEK. Jedoch bietet PEEK ein exzellentes spezifisches Festigkeits-Gewichts-Verhältnis und kann bei topologisch optimiertem Design metallische Bauteile ersetzen, wobei massiv Gewicht eingespart wird.
Was ist der Unterschied zwischen PEEK und PEI (Ultem)?
PEEK ist ein teilkristalliner Thermoplast mit einer höheren Temperaturbeständigkeit (bis 260 °C) und besseren chemischen Beständigkeit. PEI ist amorph, etwas kostengünstiger und zeichnet sich durch seine FST-Eigenschaften (flammhemmend, raucharm) aus, weshalb es ideal für Kabineninterieur ist.
Kann PEEK auf einem normalen Desktop-3D-Drucker gedruckt werden?
Nein. Der Druck von PEEK erfordert industrielle Hochtemperatur-Drucker mit einer Düsentemperatur von über 400 °C und einer aktiv beheizten Baukammer (oft über 200 °C), um Verzug zu verhindern und die notwendige Schichtanbindung zu gewährleisten.
Sind 3D-gedruckte PEI-Bauteile für den Flugzeuginnenraum zugelassen?
Ja, spezielles Ultem 9085 Filament erfüllt die strengen FAR 25.853 Zertifizierungsstandards bezüglich Flammschutz, Rauchentwicklung und Toxizität und wird bereits in kommerziellen Passagierflugzeugen eingesetzt.
Wie verhält sich PEEK im Vakuum des Weltalls?
PEEK ist hervorragend für den Einsatz im Weltall geeignet, da es eine extrem niedrige Ausgasungsrate aufweist und somit optische Linsen oder Sensoren in Satelliten nicht kontaminiert. Zudem widersteht es intensiver radioaktiver Strahlung.
