Fused Deposition Modeling (FDM) – Alles über das FDM Verfahren

Das Fused Deposition Modeling (FDM ) ist das bekannteste Verfahren im Bereich der additiven Fertigung. Erfahre hier alles über das FDM Verfahren: Aufbau der Drucker, Materialauswahl, Vor- und Nachteile der Technologie und vieles mehr!

Wie ist ein FDM Drucker aufgebaut?

Bevor ich auf die Funktionsweise eingehe, stelle ich dir zunächst den Aufbau eines 3D Druckers nach dem Fused Deposition Modeling vor.

Ein 3D Drucker für das FDM Verfahren besteht in der Regel aus folgenden Bauteilen:

• Druckmaterial (Filament) (und Stützmaterial)
• Düse (Nozzle)
• Druckbett/Heizbett
• x-Achse, y-Achse, z-Achse
• Gehäuse
• Hotend

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Das Fused Deposition Modeling – Wie funktioniert es?

Bei dem Fused Deposition Modeling ist das Ausgangsmaterial in der Regel in der Form eines Kunststoffdrahtes. Dieser Draht wird auch Filament genannt. Aufgewickelt auf einer Spule, wird das Filament durch einen Extruder (auch Cold End genannt) in das sogenannte Hotend (ähnlich einem Tintenstrahl-Druckkopf) geschoben, bis aus der Düse (engl. Nozzle) Material extrudiert wird.

Das geschmolzene Filament wird auf ein zumeist beheiztes Druckbett (dann Heizbett/ Heatbed genannt) aufgetragen. Es ist beim FDM Verfahren sehr wichtig, dass die erste Schicht perfekt haftet. Wenn dies nicht gewährleistet ist, kann entweder gar nichts 3D gedruckt werden. Oder aber, die gedruckten Bauteile fangen an, sich an den Ecken abzuheben. Diesen Effekt nennt man auch Warping.

* Stand: 8.06.2023 / Bilder: Amazon API

Das Filament wird schichtweise aufgetragen und kühlt sich im Verlauf des Drucks so ab, dass es sich mit dem Filament der nächsten Schicht verbindet, aber nicht komplett verschmilzt. Auf diese Weise wird das Objekt erstellt und nach Beendigung des Druckvorgangs vom Druckbett gelöst. Dieser beschriebene Weg kann je nach Filament, eingesetztem 3D Drucker und auch Heizbett Oberfläche unterschiedlich sein.

Um das Warping-Risiko zu minimieren, nutze ich beispielsweise als Dauerdruckplatte Pertinax. Wie ich das verwende und wie du dies ebenfalls einsetzen kannst, lernst du in dem Beitrag zum Thema Pertinax. Weiterhin kannst du Tipps für die Haftung aus dem Artikel 3D-Druck haftet nicht entnehmen.

Welche Materialien können mit dem FDM Verfahren 3D gedruckt werden?

Der Materialmarkt im Fused Deposition Modeling wächst und wird durch die große Popularität des FDM Verfahens auch weiterhin mit neuen, innovativen Materialien beglückt. Die Materialauswahl reicht von PLA, ABS, Nylon, PETG bis hin zu exotischen Lösungen mit beigesetztem Carbon, Kupfer, Holz oder auch Stahl.

➡ Weitere Infos zu Materialien:

• 3D Drucker Filament

Konstruktionstipps für das FDM-Verfahren

Das Thema Konstruktion ist zu weit gefasst, um das Thema hier behandeln zu können. Aus diesem Grund sind Konstruktionstipps für das FDM-Verfahren im folgenden Beitrag zu finden:

Konstruieren für den FDM-3D Druck – Worauf ist zu achten?

Fused Deposition Modeling-Die Vor- und Nachteile

Das Fused Deposition Modeling gilt als das kostengünstigste Verfahren und bietet schnelle Ergebnisse im Rapid Prototyping an. Für Endprodukte eignet sich dieses Verfahren nur dann, wenn eine entsprechende Nachbearbeitung erfolgt, um die sichtbaren Schichten zu glätten. Für mechanisch beanspruchte Objekte eignet es sich besonders dann, wenn neben dem Material auch die Druckrichtung und somit die Richtung der Schichten mit in die Betrachtung einfließen.

Vorteile des FDM Verfahrens

• kostengünstig (3D Drucker und Filament)
• schnelles Verfahren
• bekanntestes und das meisteingesetzte Verfahren ➡ Stetige Verbesserung durch Händler/Hersteller auf Basis der Kundenmeinung, aber auch durch die Nutzer selbst in Open Source Communitys.

Nachteile des FDM Verfahrens

• Durch den schichtweisen Aufbau der Objekte entstehen keine glatten Oberflächen.
• Die Schichten geben vor, in welche Richtung ein Objekt welche einwirkenden Kräfte aufnehmen kann. Zugkräfte senkrecht zur Druckrichtung können dazu beitragen, dass die Schichten schneller getrennt werden. Bei der Konstruktion von Objekten, die per Fused Deposition Modeling gedruckt werden sollen, sind diese Eigenschaften einzubeziehen.
• Je nach verwendetem Ausgangsmaterial ist es jedoch möglich, eine Nachbearbeitung durchzuführen.

Weitere Verfahren: