PETG-Temperaturbeständigkeit: Wie hoch kann es standhalten?

PETG (Polyethylenterephthalatglykol) ist ein thermoplastisches Material, das weit verbreitet im 3D-Druck, in der Verpackung und in industriellen Anwendungen eingesetzt wird. Aufgrund seiner hervorragenden mechanischen Eigenschaften und chemischen Beständigkeit ist PETG neben PLA und ABS zu einer weiteren beliebten Wahl geworden. Wie stabil ist PETG in einer Hochtemperaturumgebung? Wo liegt seine Temperaturbeständigkeitsgrenze? Dieser Artikel stellt die Temperaturtoleranz von PETG im Detail vor und analysiert, in welchen Umgebungen PETG eingesetzt werden kann.

Temperaturbereich von PETG

Die Glastemperatur (Tg) von PETG liegt in der Regel zwischen 75°C und 85°C. Das bedeutet, dass PETG bei Erreichen dieser Temperatur zu erweichen beginnt und einen Teil seiner mechanischen Festigkeit verliert. (Die Glastemperatur ist der Temperaturpunkt, an dem ein Material von einem starren, spröden Zustand in einen elastischeren und formbareren übergeht. Für Thermoplaste ist sie eine wichtige physikalische Eigenschaft, die den Übergang der Molekularstruktur von einem harten, spröden „Glaszustand“ zu einem weicheren „Gummizustand“ markiert.)

Die Wärmeformbeständigkeitstemperatur (HDT) von PETG liegt im Allgemeinen zwischen 65°C und 75°C, abhängig von der Materialzusammensetzung und den Prüfbedingungen. In diesem Bereich beginnt die Steifigkeit von PETG abzunehmen, und es kann zu Verformungen kommen.

Die Schmelztemperatur (Tm) von PETG liegt in der Regel zwischen 230°C und 260°C – dies ist auch der typische Extrusionstemperaturbereich für den 3D-Druck. Ab dieser Temperatur wird PETG vollständig flüssig und kann für Spritzguss oder FDM-Druck (Fused Deposition Modeling) verwendet werden. Dadurch wird eine gute Schichthaftung erreicht, während Unterextrusion und schlechte Druckqualität vermieden werden.

In der Praxis bleibt PETG bei Temperaturen unter 60°C langfristig stabil. Bei Temperaturen über 70°C kann es jedoch zu Verformungen kommen. Daher eignet sich PETG für Anwendungen, die eine gewisse Hitzebeständigkeit erfordern, aber keiner dauerhaften hohen Temperatur ausgesetzt sind. Bei höheren Temperaturen nimmt die mechanische Festigkeit ab, das Material verliert an Steifigkeit und wird flexibler. Über 80°C kann es zu deutlichen Verformungen kommen. Dennoch bleibt die chemische Beständigkeit von PETG stabil – es wird auch bei höheren Temperaturen kaum von Säuren, Basen oder Lösungsmitteln angegriffen. Darüber hinaus besitzt PETG eine gute Witterungsbeständigkeit und eine gewisse UV-Resistenz, jedoch kann langfristige Einwirkung hoher Temperaturen und direkter Sonneneinstrahlung die Alterung beschleunigen.

Vergleich der Temperaturbeständigkeit von PETG mit anderen 3D-Druckmaterialien

Aus Vergleichstabellen geht hervor, dass PETG hitzebeständiger als PLA ist, jedoch nicht die Hitzebeständigkeit von ABS oder PC erreicht. Daher sollte bei der Materialwahl die Anwendungssituation sorgfältig abgewogen werden.

Drucktemperatureinstellungen für PETG

Beim Drucken mit PETG wird eine Düsentemperatur zwischen 220°C und 250°C empfohlen. Da sich verschiedene Marken unterscheiden können, sollte man sich an die Angaben des Herstellers halten. Es empfiehlt sich, mit einer niedrigeren Temperatur zu beginnen und diese bei ungleichmäßiger Extrusion oder Haftungsproblemen schrittweise zu erhöhen, bis der Druck stabil läuft.

Vor dem Druck sollte überprüft werden, ob die Düse frei ist, da Reste von früheren Drucken die Druckqualität beeinträchtigen können. Um eine gute Haftung des PETG-Drucks auf der Druckplatte zu gewährleisten, sollte die Druckbett-Temperatur zwischen 70°C und 85°C liegen. PETG haftet bei diesen Temperaturen gut auf Glas-, PEI- und strukturierten Bauplatten.

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Optimierungsmethoden für PETG in Hochtemperaturanwendungen

Wenn PETG in einer etwas höheren Temperaturumgebung eingesetzt werden soll, können folgende Maßnahmen die Hitzebeständigkeit verbessern:

1.Verwendung von hochtemperaturbeständig modifiziertem PETG

Wählen Sie ein modifiziertes PETG-Material mit höherer Glastemperatur und Wärmeformbeständigkeitstemperatur. Diese Varianten können Temperaturen von 90–105°C (Tg) und 85–100°C (HDT) standhalten.  Sie können das im technischen Datenblatt gekennzeichnete Hochtemperaturmodell PETG wählen.

2.Erhöhung der Wandstärke und Fülldichte

Eine größere Wandstärke und ein höherer Füllgrad (80–100%) erhöhen die Stabilität gegen Hitzeeinwirkung. Dickere Wände und hohe Fülldichten verzögern die Wärmeleitung und verringern das Risiko von Erweichung und Verformung, verändern jedoch nicht die Glastemperatur selbst. Diese Methode eignet sich für kurzzeitige oder mäßig warme Einsatzbedingungen.

3.Tempern (Annealing)

Durch richtiges Tempern von PETG (z. B. 80°C für 30 Minuten) können innere Spannungen abgebaut und die thermische Stabilität leicht verbessert werden. Anschließend sollte das Material langsam abgekühlt werden, um Schrumpfung und Verzug zu minimieren. Studien zeigen, dass das Tempern die Wärmeformbeständigkeit um etwa 5–10°C erhöhen kann – Temperatur und Zeit müssen jedoch genau kontrolliert werden.

4.Vermeidung direkter Sonneneinstrahlung oder Wärmequellen

Bei hohen Umgebungstemperaturen oder im Außenbereich sollten Maßnahmen wie Abschattung, Wärmedämmung oder aktive Kühlung (z. B. reflektierende Aluminiumfolie oder Lüfter) eingesetzt werden, um die tatsächliche Bauteiltemperatur zu reduzieren und die Lebensdauer zu verlängern. Dauerhafte Einwirkung von Hitze oder UV-Licht sollte vermieden werden.

Mit der zunehmenden Nutzung des 3D-Drucks in der Fertigung und Prototypenentwicklung steigt die Nachfrage nach hitzebeständigen Materialien stetig. Aufgrund seines ausgewogenen Verhältnisses von Haltbarkeit, Druckbarkeit und chemischer Beständigkeit bleibt PETG ein beliebtes Material. In Zukunft sind noch hitzebeständigere PETG-Formulierungen zu erwarten, die die Lücke zwischen verbraucherorientierten und industriellen Thermoplasten weiter schließen.