Eine neue Generation von Hochleistungskunststoffen für den 3D-Druck, die sowohl die Biokompatibilitätsanforderungen von Medizinprodukten als auch die Anforderungen an die Energiespeicherung in Elektrofahrzeugen (EV) erfüllt, zwingt Wertschöpfungsketten in der Automobilindustrie dazu, Beschaffung, Qualifizierung und Strategien für Fertigung auf Abruf grundlegend zu überdenken. Die Annäherung von Spezifikationen aus Life-Science-Anwendungen und Materialien für Elektrofahrzeuge rund um eine gemeinsame Klasse fortschrittlicher Thermoplaste - vor allem Polyetheretherketon (PEEK) und Polyetherketonketon (PEKK) - verändert Beschaffungsentscheidungen bei OEMs und Tier-One-Zulieferern, während sich der additive Fertigungssektor in Richtung Serienvolumen skaliert.

Hintergrund

PEEK und PEKK gehören zur Familie der Polyaryletherketone (PAEK), teilkristalline Thermoplaste, die seit Langem für ihre thermische Stabilität, chemische Inertheit und mechanische Leistungsfähigkeit geschätzt werden. PEEK widersteht Dauereinsatztemperaturen von bis zu etwa 260 °C und erreicht Zugfestigkeiten von 90-100 MPa - Eigenschaften, die sowohl die thermischen Anforderungen an Gehäuse von EV-Antriebssträngen als auch die Sterilisationsanforderungen von medizinischen Implantaten erfüllen. PEEK ist sterilisierbar und biokompatibel, und sein Elastizitätsmodul liegt nahe an dem von kortikalem Knochen, was die Osseointegration bei implantierbaren Medizintechnik-Produkten erleichtert.

Die Nutzbarkeit dieser Materialien in zwei Branchen zugleich zieht zunehmend erhebliches Kapital an. Der weltweite PEEK-Markt wurde im Jahr 2025 auf rund 850 Millionen US-Dollar geschätzt und soll bis 2026 auf 1,387 Milliarden US-Dollar anwachsen, mit einer CAGR von 14,3 % bis auf 4,623 Milliarden US-Dollar im Jahr 2035, so Marktforschungsdaten. Die PEEK-Nachfrage stieg im Bereich automobilen Leichtbaus weltweit um 28 % und bei medizinischen Implantaten um 25 % im zuletzt erhobenen Zeitraum - ein deutliches Signal für die duale Nachfrage, die nun in die Lieferketten der additiven Fertigung einfließt.

Im breiteren Markt für 3D-Druck in der Automobilindustrie liegen Kunststoffe bereits vorn. Das Segment Kunststoffe für die Automobilindustrie stellte 2025 rund 54 % des Marktes für 3D-Druck in der Automobilindustrie und soll bis 2035 mit einer CAGR von 13,8 % wachsen, so Global Market Insights. Der gesamte Markt für 3D-Druck in der Automobilindustrie wurde 2025 auf 5,93 Milliarden US-Dollar beziffert und soll bis 2035 bei einer CAGR von 14,8 % auf 23,19 Milliarden US-Dollar anwachsen.

Details

Die größte Überschneidung der Leistungsanforderungen zwischen Medizin und EV-Anwendungen zeigt sich bei Batteriezusystemen. Volkswagen hat mit selektivem Lasersintern ein 3D-gedrucktes Kunststoffgehäuse für ein Batteriepack hergestellt und dabei eine Gewichtsreduktion von 60 % gegenüber herkömmlichen Aluminiumkonstruktionen erreicht. Unabhängig davon konnten Forschende der Warsaw University of Technology zeigen, dass neuartige Poly(acrylonitrile-co-polyethylene glycol methyl ether acrylate)-Copolymere per Fused Filament Fabrication (FFF) zu festen Polymerelektrolyten für Lithium-Ionen-Batterien mit frei anpassbarer Geometrie verarbeitet werden können - ein Ergebnis mit unmittelbaren Auswirkungen auf die Gestaltungsfreiheit von EV-Zellen und Materialien für Elektrofahrzeuge.

Auf der medizinischen Seite sorgen die im Vergleich zu PEEK langsamere Kristallisationskinetik von PEKK laut Werkstoffwissenschaftlerinnen und -wissenschaftlern dafür, dass sich dieser Hochleistungskunststoff besser per FFF und Selektivem Lasersintern (SLS) verarbeiten lässt, ohne dabei die Biokompatibilität und die knochennahe Mechanik einzubüßen, die Chirurginnen und Chirurgen fordern. PEKK zeichnet sich durch außergewöhnliche mechanische Festigkeit, Biokompatibilität, Bioaktivität sowie hohe Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit aus, bei einem Elastizitätsmodul, der dem von Dentin, Knorpel und Knochen sehr nahekommt, so eine multiskalige Charakterisierungsstudie in einer Fachzeitschrift.

Für Entwicklungsabteilungen in der Automobilindustrie werden dieselben PEKK-Typen, die in Wirbelsäulenimplantaten oder dentalen Prothesen eingesetzt werden, inzwischen für elektrische Steckverbinder im Motorraum und für Sensorgehäuse getestet. Automobilingenieurinnen und -ingenieure nutzen PEEK und PEKK für Komponenten im Motorraum, die hohe Temperaturen, Kraftstoffkontakt und mechanische Belastungen aushalten müssen, sowie für elektrische Steckverbinder und Sensorgehäuse, die hohe thermische Stabilität und langfristige chemische Beständigkeit erfordern. Damit rücken 3D-druckbare Kunststoffe aus der Medizintechnik immer stärker in das Anforderungsspektrum von Kunststoffen für die Automobilindustrie.

Die Standardisierung der Materialien bleibt jedoch der entscheidende Engpass. Deutsche Automobilhersteller haben Zertifizierungsprozesse etabliert, die verlangen, dass 3D-gedruckte Bauteile langfristig konstante Werkstoffqualität, Reproduzierbarkeit und die Einhaltung strenger Sicherheitsanforderungen nachweisen, so Marktanalysen. Dennoch existiert bislang kein einheitliches, branchenübergreifendes Framework, das die Qualifizierung einer einzigen Polymer-Type gleichzeitig für die ISO-10993-Konformität von Medizinprodukten und für Materialfreigaben von Automotive-OEMs regelt. Zulieferer müssen parallele Validierungsprogramme fahren - mit entsprechend höheren Kosten und längeren Time-to-Market-Zeiten.

Fertigung auf Abruf etabliert sich parallel als strategischer Hebel. Digitale Ersatzteillager ersetzen physische Bestände; Komponenten werden bei Bedarf nahe am Einsatzort produziert, was gebundenes Kapital, Obsoleszenzrisiken und Lieferzeiten reduziert, so Branchenanalysen für 2026. Automobilunternehmen können Ersatzteile bei Bedarf fertigen, wodurch der Bedarf an großen Lagerbeständen und die entsprechenden Lagerkosten sinken. Die Resilienz im Ersatzteilgeschäft hat seit den Lieferkettenstörungen ab 2020 an Bedeutung gewonnen. Die Möglichkeit, zertifizierte PEEK- oder PEKK-Bauteile lokal zu drucken - statt konventionelle Kunststoffteile über Jahre zu bevorraten - verschafft OEMs einen strukturellen Kostenvorteil im After-Sales-Geschäft und stärkt den Business Case für Hochleistungskunststoffe und Materialien für Elektrofahrzeuge.

Der Markt für EV-Polymere insgesamt folgt derselben Entwicklungslinie. Der globale Markt für Kunststoffe für Elektrofahrzeuge wird laut Market Research Future von 2025 bis 2035 mit einer CAGR von 21,44 % wachsen, wobei Batteriebaugruppen in diesem Markt mit 3,85 Milliarden US-Dollar bewertet werden. Moderne Fertigungsverfahren, darunter der 3D-Druck, ermöglichen komplexe Geometrien bei Hochleistungskunststoffen mit einer Präzision, die Spritzguss allein bei kleinen oder mittleren Stückzahlen nicht wirtschaftlich erreicht.

Wie bio-basierte und recycelte Faserverbundwerkstoffe über einen anderen Materialpfad in Batteriegehäuse für Elektrofahrzeuge gelangen, erläutern wir in unserem früheren Bericht zu bio-based composites accelerating into EV battery systems.

Ausblick

Der Druck auf Zulieferer, eine einzelne Polymer-Type parallel unter medizinischen und automobilen Regulierungsrahmen zu qualifizieren, dürfte zunehmen, je stärker beide Sektoren additive Fertigung in Richtung Serienproduktion ausbauen. Branchenbeobachter erwarten, dass die führenden PEEK- und PEKK-Hersteller - Victrex, Solvay und Evonik - vermehrt mit Kunden konfrontiert werden, die konsolidierte Qualifikationspakete verlangen, die sowohl FDA- als auch OEM-Audit-Anforderungen aus der Automobilindustrie erfüllen. Automobilhersteller, die ihre EV-Plattformen sowie Programme für Fertigung auf Abruf von Ersatzteilen beschleunigen, werden voraussichtlich weitere Investitionen in standardisierte Testprotokolle für Hochleistungskunststoffe anstoßen. Damit dürfte ein branchenübergreifendes Material-Governance-Modell zur zentralen Supply-Chain-Herausforderung in der additiven Fertigung mit fortschrittlichen 3D-druckbaren Kunststoffen in den kommenden drei bis fünf Jahren werden.