Materialwissen

    PET-CF vs. PPA-CF im industriellen 3D-Druck – Materialvergleich für die Praxis

    ·7 Min. Lesezeit
    PET-CF vs. PPA-CF im industriellen 3D-Druck – Materialvergleich für die Praxis

    Warum dieser Vergleich relevant ist

    Carbonfaserverstärkte Filamente sind im industriellen 3D-Druck der Standard für belastete Bauteile. Aber „CF" ist nicht gleich „CF": PET-CF und PPA-CF unterscheiden sich grundlegend in ihren Eigenschaften – und damit in ihren Einsatzbereichen.

    PPA-CF (Polyphthalamid mit Carbonfaser) ist kein gewöhnliches PA-CF auf Nylon-Basis. PPA ist ein Hochleistungspolyamid mit aromatischer Struktur, das deutlich steifer und fester ist als herkömmliches PA6 oder PA66 – bei gleichzeitig sehr geringer Feuchtigkeitsaufnahme. Genau deshalb setzt JESA auf PPA-CF statt auf klassisches PA-CF.

    Die Frage „PET-CF oder PPA-CF?" taucht in der Praxis immer dann auf, wenn ein Bauteil mechanisch oder thermisch beansprucht wird und ein Standard-Filament wie PETG oder ABS nicht mehr ausreicht.

    Die Materialeigenschaften im Direktvergleich

    Alle Werte stammen aus den JESA-Datenblättern (ProLine PET-CF und ProLine PPA-CF) und wurden nach ISO-Normen an gedruckten Prüfkörpern ermittelt.

    EigenschaftPET-CFPPA-CF
    Zugfestigkeit (X-Y)75–85 MPa108–112 MPa
    Biegefestigkeit (X-Y)140–150 MPa210–221 MPa
    Biegesteifigkeit (X-Y)4.500–5.000 MPa7.100–8.000 MPa
    Schlagzähigkeit (X-Y)25–30 kJ/m²9–11 kJ/m²
    Dauergebrauchstemperaturbis 150 °Cbis 120 °C
    Wärmeformbeständigkeit (HDT)190 °C220 °C
    Feuchtigkeitsaufnahme (24 h)< 0,3 %< 0,1 %
    ESD-Fähigkeitneinja (Oberflächenwiderstand ≤ 10³ Ω)
    Druckbarkeiteinfach (keine Heizkammer nötig)anspruchsvoller (Umgebung bis ~60 °C empfohlen)
    Filamentkostenmoderathoch

    Ein häufiger Irrtum: PPA-CF hat zwar die höhere Wärmeformbeständigkeit (HDT 220 °C), aber die Dauergebrauchstemperatur liegt mit 120 °C unter der von PET-CF (150 °C). Das bedeutet: Für kurzzeitige Temperaturspitzen ist PPA-CF besser aufgestellt, für dauerhaft heiße Umgebungen hat PET-CF die Nase vorn.

    JESA setzt im industriellen FDM-Verfahren auf ProLine PET-CF und ProLine PPA-CF als Standardmaterialien für belastete Bauteile – PET-CF für Anwendungen mit hoher Dauertemperatur (bis 150 °C) und Schlagbeanspruchung, PPA-CF für maximale Steifigkeit, Festigkeit und ESD-Schutz.

    Typische Einsatzbereiche

    PET-CF – der robuste Allrounder

    • Vorrichtungen und Montagehilfen (hohe Dimensionsstabilität, kein Verzug)
    • Bauteile in dauerhaft heißen Umgebungen (Dauergebrauchstemperatur bis 150 °C)
    • Anwendungen mit Schlag- oder Stoßbelastung (Schlagzähigkeit 25–30 kJ/m²)
    • Gehäuse, Abdeckungen und Schutzelemente (gute Oberflächenqualität)

    PPA-CF – das Hochleistungsmaterial für maximale Steifigkeit

    • Hochbelastete Strukturteile (Zugfestigkeit 108–112 MPa, Biegesteifigkeit bis 8.000 MPa)
    • Präzisionsbauteile mit engsten Toleranzen (minimale Feuchtigkeitsaufnahme < 0,1 %)
    • ESD-empfindliche Umgebungen (Oberflächenwiderstand ≤ 10³ Ω – ohne Nachbehandlung)
    • Bauteile mit kurzzeitigen Temperaturspitzen (HDT bis 220 °C)

    Bei der Materialauswahl berücksichtigt JESA das konkrete Belastungsprofil – Steifigkeit, Temperaturverlauf, Schlagbeanspruchung und ESD-Anforderungen – und empfiehlt auf dieser Basis das geeignete Filament.

    Was unterscheidet PPA-CF von herkömmlichem PA-CF?

    PPA steht für Polyphthalamid – ein teilaromatisches Polyamid, das sich strukturell deutlich von klassischem PA6 oder PA66 unterscheidet. Durch die aromatischen Anteile in der Polymerkette erreicht PPA-CF eine wesentlich höhere Steifigkeit und Wärmeformbeständigkeit als PA-CF bei gleichzeitig sehr niedriger Feuchtigkeitsaufnahme.

    Klassisches PA-CF auf Nylon-Basis nimmt typischerweise 2–3 % Feuchtigkeit auf, was zu Quellen, Maßänderungen und Festigkeitsverlust führt. PPA-CF liegt bei unter 0,1 % – vergleichbar mit PET-CF. Das macht Konditionierung und Trockenbox weniger kritisch und vereinfacht die gesamte Prozesskette.

    Außerdem bringt PPA-CF intrinsische ESD-Eigenschaften mit: Der Oberflächenwiderstand liegt bei ≤ 10³ Ω. Bauteile sind damit von sich aus elektrostatisch ableitfähig – ohne Beschichtung, ohne Nachbehandlung. Für Elektronikfertigung oder Reinraum-nahe Anwendungen ist das ein entscheidender Vorteil.

    Praxisbeispiel: Die richtige Wahl macht den Unterschied

    Ein Kunde aus der Elektronikfertigung brauchte Ersatz für eine Halterung in einer Bestückungsanlage. Die Halterung muss eine Leiterplatte bei der Montage positionieren, trägt eine statische Last von ca. 8 kg und darf keine elektrostatische Aufladung an die Bauteile weitergeben.

    Erster Instinkt: PET-CF

    Einfacher zu drucken, günstiger, hohe Dimensionsstabilität – aber ohne ESD-Schutz. Die Halterung hätte sich elektrostatisch aufladen können und Baugruppen auf der Leiterplatte gefährdet. Eine zusätzliche ESD-Beschichtung wäre aufwändig und nicht dauerhaft gewesen.

    JESAs Empfehlung: PPA-CF

    Oberflächenwiderstand ≤ 10³ Ω – ESD-Schutz direkt aus dem Material, ohne Nachbehandlung. Dazu deutlich höhere Steifigkeit (Biegesteifigkeit bis 8.000 MPa), wodurch die Halterung auch unter Last keinerlei Durchbiegung zeigt. Das Teil läuft seit über 4 Monaten im 3-Schicht-Betrieb ohne Auffälligkeiten.

    Umgekehrt: Für eine Schutzabdeckung an einer Verpackungsmaschine, die dauerhaft bei ~130 °C Umgebungstemperatur arbeitet und gelegentlich Stöße abfangen muss, empfiehlt JESA konsequent PET-CF. Dauergebrauchstemperatur bis 150 °C, dreifach höhere Schlagzähigkeit – und günstiger als PPA-CF.

    Alle Materialien im Überblick: Industrieller 3D-Druck bei JESA

    Materialverfügbarkeit und Filamentverkauf

    JESA verwendet ProLine PET-CF und ProLine PPA-CF als Standardfilamente für nahezu alle industriellen Druckaufträge. Beide Materialien sind auch zum Kauf verfügbar – für Unternehmen, die eigene FDM-Drucker betreiben und auf geprüfte Industriefilamente setzen wollen.

    Falls eine Anwendung ein anderes Material erfordert – etwa ABS, ASA-CF, PPS-CF oder ein spezielles Hochtemperatur-Filament – greift JESA auf ein Partnernetzwerk zurück und kann so das passende Material beschaffen und verarbeiten.

    Entscheidungshilfe – So wählen Sie das richtige Material

    Wählen Sie PET-CF wenn:

    • Dauertemperatur über 120 °C (bis 150 °C möglich)
    • Schlag- oder Stoßbelastung zu erwarten ist
    • Einfache Druckbarkeit ohne Heizkammer gewünscht
    • Kosten ein Faktor sind

    Wählen Sie PPA-CF wenn:

    • Maximale Steifigkeit und Festigkeit gefragt sind
    • ESD-Schutz benötigt wird (Elektronik, Reinraum)
    • Höchste Maßhaltigkeit bei wechselnder Luftfeuchtigkeit
    • Kurzzeitige Temperaturspitzen über 150 °C auftreten (HDT 220 °C)

    JESA bietet im Rahmen der kostenlosen Einsparpotenzialanalyse auch eine Materialberatung an – auf Basis konkreter Bauteilanforderungen und eigener Druckerfahrung mit ProLine PET-CF und PPA-CF, nicht auf Basis von Datenblatt-Theorie.

    Zur kostenlosen Einsparpotenzialanalyse

    Haben Sie einen konkreten Anwendungsfall?

    Wir beraten Sie – ob Materialauswahl, Fertigungsverfahren oder Prozessoptimierung.