PEEK (polyetheretherketon) behoort tot de top van de technische thermoplasten: continu gebruik bij temperaturen boven 250 °C, een treksterkte die vergelijkbaar is met die van aluminium bij een zesde van het gewicht, en een chemische bestendigheid die autoclaven, vliegtuigbrandstof en geconcentreerde zuren doorstaat. Maar juist deze eigenschappen, die PEEK onmisbaar maken in de lucht- en ruimtevaart, bij medische implantaten en in de olie- en gasindustrie, maken het ook tot een van de meest uitdagende materialen om correct met CNC te bewerken. De warmte die tijdens het verspanen ontstaat, wordt niet afgevoerd — deze hoopt zich op in de spanen en het werkstuk, wat leidt tot smelten, maatafwijkingen en snelle slijtage van het gereedschap.
In deze handleiding worden de bewerkingsparameters voor PEEK uit onze eigen productie behandeld: de keuze van de materiaalkwaliteit, de voedingssnelheden en draaisnelheden voor elke bewerking, de cruciale gloeistap die de meeste werkplaatsen overslaan, en de keuze van het gereedschap die het verschil maakt tussen een afgedankt $500-onderdeel en een onderdeel dat klaar is voor gebruik in een vliegtuig.
PEEK-kwaliteiten: de juiste variant kiezen voor verspaning
Ongevuld PEEK (naturel): Het basismateriaal. Treksterkte 95-100 MPa, uitstekende bewerkbaarheid (beste oppervlakteafwerking), wordt gebruikt voor medische implantaten en afdichtingen. Laat zich op dezelfde manier bewerken als messing — continue spanen, geringe slijtage van het gereedschap. PEEK-GF30 (30%-glasvezel): Stijver (buigmodulus 6 GPa tegenover 3,7 GPa voor de ongevulde variant), maar zeer schurend. De standtijd neemt af met 50-70% ten opzichte van ongevulde PEEK; hardmetalen gereedschappen slijten na 15-30 minuten continu verspanen. PEEK-CF30 (30%-koolstofvezel): Hoogste stijfheid en sterkte (treksterkte 220 MPa), maar ook maximale schuurkracht. Voor productieseries zijn met diamant gecoate gereedschappen vereist. Door de koolstofvezels is het materiaal bovendien elektrisch geleidend — wat van belang is voor halfgeleidertoepassingen.
Voedingssnelheden en snijsnelheden voor CNC-bewerking van PEEK
| Werking | Hulpmiddel | Snelheid (SFM) | RPM (diameter 6 mm) | Voedingssnelheid (mm/min) | DOC (mm) | Koelvloeistof |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Voorbewerking | 3-snijdig hardmetaal | 150-300 | 8,000-12,000 | 600-1,200 | 1.5-3.0 | Overstroming / hoge druk |
| Afwerking | 3-snijdig hardmetaal | 200-400 | 10,000-15,000 | 300-600 | 0.2-0.5 | Overvloed aan koelvloeistof |
| Boren | Hardmetalen spiraal, 118 graden | 80-150 | 3,000-6,000 | 100-200 | Peck 2-3 mm | Doorstroomkoeling indien 5xD+ |
| Draadsnijden | Hardmetalen draadfrees | 100-150 | 5,000-8,000 | Spiraalvormig | 0,1-0,2 per doorgang | Overstromingssmeermiddel |
| Invoegen | 3-snijdig hardmetaal | 120-200 | 6,000-10,000 | 400-800 | 0.5-1.0 | Trochoïdaal traject + overstroming |
De cruciale gloeistap
Tijdens de bewerking bouwt PEEK aanzienlijke interne spanning op. De buitenste laag warmt op en zet uit, terwijl de kern koel blijft — wanneer het onderdeel afkoelt, leidt dit temperatuurverschil tot restspanningen die in de daaropvolgende dagen een kromtrekking van 0,05-0,2 mm kunnen veroorzaken, of tot onmiddellijke scheurvorming in dunwandige delen. Gloeiprocedure: Verwarm tot 200 °C (voor ongevulde monsters) of 220 °C (GF/CF-kwaliteiten) met een snelheid van 1 °C/min, minimaal 3 uur op temperatuur houden (1 uur extra per 25 mm van het dikste gedeelte), vervolgens met 0,5 °C/min afkoelen tot onder 140 °C alvorens uit de oven te halen. Het overslaan van deze stap leidt gegarandeerd tot maatinstabiliteit bij PEEK-onderdelen met nauwe toleranties.
Ontwerpregels voor de bewerking van PEEK
- Keuze van gereedschap: zo min mogelijk hardmetaal, bij voorkeur diamant: Bij ongevuld PEEK gaat scherp gepolijst hardmetaal (met een AlTiN- of TiAlN-coating) 30-60 minuten mee voordat het bot wordt. Bij GF/CF-kwaliteiten verlengt CVD-diamantgecoat hardmetaal de standtijd met een factor 5 tot 10. PCD-wisselplaten (polykristallijn diamant) halen in productieomgevingen een standtijd die 10 tot 20 keer zo lang is als die van hardmetaal. De meerprijs van diamantgereedschap verdient zich al terug na 50 tot 100 onderdelen.
- Starre opspanning met thermische compensatie: PEEK zet uit met 47-55 × 10⁻⁶ / °C — ongeveer twee keer zoveel als aluminium en vijf keer zoveel als staal. Een onderdeel van 100 mm dat bij 40 °C (warm door het verspanen) is bewerkt, krimpt 0,15-0,20 mm wanneer het bij 20 °C wordt gemeten. Bewerk het onderdeel op de nominale maat plus thermische speling, of bewerk het in temperatuurgeregelde koelvloeistof om het onderdeel op 20 ± 2 °C te houden.
- De afvoer van spaanders is het allerbelangrijkste: PEEK-spanen zijn taai, vezelachtig en breken niet snel. Ze wikkelen zich om het gereedschap en snijden opnieuw, wat tot oppervlaktefouten leidt. Gebruik koelvloeistof onder hoge druk (70+ bar) die door het gereedschap stroomt voor diepe gaten, of kies voor peck-boorcycli met volledige terugtrekking. Bij frezen zorgt perslucht van 6+ bar, gericht op de snijzone, voor een effectieve spaanafvoer bij niet-gevulde kwaliteiten.
- Minimale wanddikte 1,0 mm: Bij een dikte van minder dan 1,0 mm buigen PEEK-wanden door onder de snijdruk, waardoor trillingssporen ontstaan. Voor onondersteunde wanden met een hoogte van meer dan 15 mm moet de minimale dikte worden verhoogd tot 2,0 mm. Bij dunne vloeren met een dikte van minder dan 0,5 mm bestaat het risico dat deze doorbreken — het materiaal wordt zachter in de snijzone voordat het snijgereedschap de snijgang heeft voltooid.
- Schroefdraad: grove spoed, nooit tappen: Frees alle PEEK-schroefdraden. Tappen klemmen vast en scheuren het materiaal, waardoor ruwe, zwakke schroefdraden ontstaan. Minimale schroefdraadmaat: M2 (bij voorkeur M3). Dieptelimiet: 2x de diameter. Een grove spoed vermindert het aantal dunne schroefdraadtoppen die onder belasting barsten. Gebruik voor constructieschroefdraad spiraalvormige inzetstukken — het PEEK houdt het inzetstuk vast; het inzetstuk houdt de bout vast.
- Inspectie na de bewerking, nadat het werkstuk volledig is afgekoeld: Wacht 24 uur na de bewerking (of 4 uur na het gloeien) voordat u de eindcontrole uitvoert. PEEK vertoont een lichte kruip wanneer de restspanning afneemt — een onderdeel dat direct na de bewerking nog binnen de tolerantie valt, kan de volgende ochtend 0,03-0,08 mm buiten de tolerantie vallen. Voor kritieke onderdelen voor de lucht- en ruimtevaart en de medische sector is deze wachttijd verplicht.
Toepassingsmatrix voor de industrie
| Industrie | Standaardonderdelen | Materiaal/Kwaliteit | Belangrijkste vereiste |
|---|---|---|---|
| Ruimtevaart | Beugels, bussen, afdichtingen, kabelbeheer | PEEK-CF30 of ongevuld | FST-gecertificeerd (vlam/rook/toxiciteit); temperatuurbereik van -55 tot +260 °C |
| Medische implantaten | Wervelkolomkooien, tandheelkundige abutments, traumaplaten | Ongevuld PEEK van implantaatkwaliteit | ISO 10993-biocompatibiliteit; röntgendoorlatend voor beeldvorming |
| Olie en gas | Afdichtingen, steunringen, elektrische connectoren | Ongevuld of PEEK-GF30 | NORSOK M-710; Bestand tegen H₂S, CO₂ en methanol |
| Halfgeleider | Waferverwerking, testcontacten, kameronderdelen | PEEK-CF30 (ESD-veilig) | Geringe uitgassing; statisch dissipatief (minder dan 10⁶ ohm/sq) |
Kostenbeslissingskader
Materiaalkosten: Ongevulde PEEK-staaf/plaat: $80-150/kg. PEEK-GF30: $90-170/kg. PEEK-CF30: $120-250/kg. Dit is 20-40 keer zo duur als aluminium en 8-15 keer zo duur als PA66. Een enkele plaat van 100 x 100 x 25 mm kost alleen al aan materiaal $30-60.
Bewerkingskosten: PEEK-machines werken met een snelheid van ~50% bij aluminium, vanwege lagere voedingssnelheden en frequente gereedschapswisselingen. Diamantgereedschap voegt $80-200 per stuk toe, maar bespaart 5-10 gereedschapswissels per dienst. Gloeien voegt 4-6 uur toe aan de doorlooptijd en $15-40 aan ovenkosten per batch.
Beslissingsregel: Verspaand PEEK is alleen economisch rendabel wanneer: (a) de hoeveelheid 1-200 stuks bedraagt (voor het spuitgieten van PEEK is een matrijs van $25K-50K nodig + $80-150/kg hars), (b) het onderdeel een combinatie vereist van gebruik bij temperaturen van 250 °C of hoger, chemische bestendigheid en biocompatibiliteit die geen enkel goedkoper materiaal biedt, of (c) de kosten van een defect meer dan 100 keer de materiaalkosten overschrijden — zoals in de lucht- en ruimtevaart, bij medische implantaten en bij apparatuur voor diepzee-olieboringen.
Veelvoorkomende storingen en oplossingen
| Defect | Uiterlijk | Oorzaak | Oplossing |
|---|---|---|---|
| Smelten / uitsmeren aan het oppervlak | Glanzende, gesmolten plekken op het bewerkte oppervlak | Onvoldoende koeling; toevoersnelheid te laag voor het toerental | Verhoog het debiet van de koelvloeistof; verhoog de voedingssnelheid met 20% of verlaag het toerental om de spaandikte op het juiste niveau te houden |
| Afwijking in afmetingen | De afmetingen vallen 24 uur later buiten de tolerantiegrenzen | Restspanning als gevolg van bewerking zonder gloeien | Gloeien volgens het protocol (200 °C/3 uur/langzaam afkoelen); meten na afkoeling |
| Geklets / slecht wegdek | Zichtbaar golfpatroon of oneffenheden op het oppervlak | Het uitsteeklengte van het gereedschap is te groot; onvoldoende stijfheid van de opspanning | Beperk de uitstekende lengte tot minder dan 4 keer de diameter; voeg stelschroeven of vacuümopspanning toe |
| Snelle slijtage van gereedschap (GF/CF) | Afwerking van de snijranden na minder dan 15 minuten snijden | Slijpen van de snijkant van een hardmetalen gereedschap met glas- en koolstofvezel | Schakel over op gereedschap met een CVD-diamantcoating of PCD; verlaag het toerental 15% voor GF/CF |
Waarom zou u voor uw project kiezen voor nylonkunststof?
Precisieproductie
Meer dan 30 CNC- en spuitgietcellen onder één dak
ISO 9001:2015-gecertificeerd
Gecertificeerd kwaliteitssysteem, volledige inspectierapporten
Levertijd van 15-25 dagen
Snelle levering, met mogelijkheden voor spoedverzending
Wereldwijde verzending
Lucht- en zeevracht naar Noord-Amerika, Europa en Azië
Download onze handleiding voor de bewerking van PEEK-kunststof
Gratis PDF-referentiegids met technische gegevens, ontwerpregels en checklists voor leveranciers.
Verwante artikelen
Veelgestelde vragen
Hoe verhoudt het verspanen van PEEK zich tot het verspanen van aluminium?
PEEK wordt bewerkt met snelheden die ongeveer gelijk zijn aan die van 50%-aluminium, vanwege de lagere thermische geleidbaarheid (0,25 W/mK tegenover meer dan 120 W/mK voor aluminium) — de warmte blijft in de snijzone in plaats van via het spanen te worden afgevoerd. De voedingssnelheden liggen op 30-50% van de snelheden voor aluminium. De gereedschappen zijn duurder: diamantgecoate of PCD-gereedschappen worden sterk aanbevolen in plaats van standaard hardmetaal voor aluminium. Oppervlakteafwerkingen van Ra 0,4-0,8 μm zijn haalbaar met scherpe gereedschappen — vergelijkbaar met aluminium, maar vereisen een zorgvuldiger selectie van de parameters. Het belangrijkste verschil zit in het warmtebeheer: bij aluminium wordt de warmte via de spaander afgevoerd; bij PEEK moet het koelmiddel al het werk doen.
Moet PEEK na bewerking worden gegloeid?
Ja — dit is onontbeerlijk voor onderdelen met nauwe toleranties. PEEK bouwt tijdens de bewerking interne spanning op als gevolg van het temperatuurverschil tussen de snijzone (waar de temperatuur plaatselijk 200 °C of meer bereikt) en de koele kern. Zonder gloeien vervormen onderdelen zich in 24-72 uur met 0,05-0,2 mm naarmate de spanning afneemt. Het standaardprotocol: verwarmen tot 200 °C (ongevuld) met een snelheid van 1 °C/min, minimaal 3 uur op temperatuur houden, afkoelen met 0,5 °C/min tot onder 140 °C. Het overslaan van deze stap leidt vrijwel zeker tot maatinstabiliteit bij onderdelen met dunne wanden, diepe uitsparingen of toleranties die strakker zijn dan ±0,1 mm.
Wat zijn de beste snijgereedschappen voor PEEK?
Voor ongevuld PEEK: scherp gepolijst hardmetaal met AlTiN- of TiAlN-coating, 3-snijdige frezen voor freesbewerkingen, boorhoek van 118° voor boren. Voor PEEK-GF30: CVD-diamantgecoat hardmetaal verlengt de standtijd 5-10 keer ten opzichte van ongecoat hardmetaal. Voor PEEK-CF30: PCD-wisselplaten (polykristallijne diamant) of CVD-diamantgecoate frezen zijn vereist voor de productie — standaard hardmetaal raakt binnen 10-15 minuten bot. Vermijd TiN-coatings — deze hebben een hogere wrijving tegen PEEK dan AlTiN/TiAlN. Gereedschapskosten: $25-60 (hardmetaal) versus $80-200 (met diamant gecoat) versus $150-400 (PCD-wisselplaat).
Hoe verhoudt PEEK zich tot PTFE (Teflon) bij bewerkte onderdelen?
PEEK is sterker, stijver, harder en beter bestand tegen hoge temperaturen dan PTFE — maar 5 tot 10 keer zo duur en vereist een zorgvuldiger bewerking. Treksterkte: PEEK 95–100 MPa versus PTFE 20–30 MPa. Maximale bedrijfstemperatuur: PEEK 250 °C versus PTFE 260 °C (vergelijkbaar). Slijtage: PEEK heeft een 10x betere slijtvastheid. Het voordeel van PTFE is de extreem lage wrijvingscoëfficiënt (0,05–0,10 tegenover 0,30–0,38 voor PEEK) en de nulvochtopname. Kies PEEK voor structurele, dragende toepassingen; PTFE voor afdichtingen, lagers en wrijvingsarme oppervlakken waarbij sterkte van ondergeschikt belang is. De twee vullen elkaar aan en concurreren niet met elkaar — in veel assemblages wordt PEEK gebruikt voor het structurele lichaam en PTFE voor het afdichtingselement.
