Was ist FDM 3D Druck?

Fused Deposition Modelling (FDM) oder Fused Filament Fabrication (FFF) ist die am weitesten verbreitete 3D-Drucktechnologie.

Das FDM-3D-Druckverfahren wurde 1989 von Scott Crump erfunden und patentiert und 1990 vom Unternehmen Stratasys (USA), dessen Gründer Crump ist, auf den Markt gebracht. Da es sich um ein patentiertes Verfahren handelte, konnte das Akronym FDM von niemand anderem als Stratasys verwendet werden. Im Zuge der Reprap-Bewegung 2005 schuf das Team um Adrian Bowyer das Akronym FFF für Fused Filament Fabrication. Dieses betonte die Verwendung von Filament, während die ersten FDM-Drucker von Stratasys noch Granulat verwendeten. Grundsätzlich gibt es also keinen technischen Unterschied zwischen diesen beiden Akronymen, die beide für denselben Prozess der additiven Fertigung stehen.

Dieses Verfahren wurde durch S. Scott Crump in den späten 1980er Jahren entwickelt und ab den 1990er Jahren kommerziell angewendet. Der Ausdruck „Fused Deposition Modeling“ und seine Abkürzung FDM sind geschützte Marken der Firma Stratasys. Eine alternative Bezeichnung dieses Verfahrens lautet Fused Filament Fabrication (FFF) und wurde von Mitgliedern des RepRap-Projektes geprägt, um einen markenrechtsfreien Wortgebrauch zu ermöglichen.

Das „Schmelzschichtverfahren“ ist vergleichbar mit einer CNC-gesteuerten Heißklebepistole. Hierbei wird durch einen Extruder ein drahtförmiger Werkstoff (Filament) durch eine beheizte Düse (Nozzle) geführt, aufgeschmolzen und auf eine Bauplattform bzw. eine bereits zuvor gedruckte Schicht aufgebracht und erstarrt dort wieder. Der Auftrag erfolgt i. d. R. schichtweise (planar) und erzeugt ein für den FDM-Druck typisches, dreidimensionales Objekt mit einer Linienstruktur entsprechend der gewählten Schichtstärke.

Damit zuverlässig stabile Objekte aufgebaut werden können,und die Teile nicht während des Druckens verrutschen können, muss die erste vom Druckkopf aufgetragene Schicht eine gute Verbindung zur Bauplattform haben. Um die Haftwirkung zu erhöhen wird deshalb die Bauplattform beheizt, dabei kommt einer gleichmäßigen Temperaturverteilung auch deshalb eine wichtige Rolle zu, damit sich keine Spannungen im Druckmaterial bilden und sich das Objekt nicht verzieht (warping).

Auskragende Bauteile müssen durch eine entsprechende, durch den 3D-Drucker erstellte, äußere Stützstruktur (Support) gestützt werden. Diese kann nach dem Druck entfernt werden. Die Schichtdicken liegen je nach Anwendungsfall zwischen 0,025 und 1,25 mm - typischerweise bei ca. 0,2 mm. Es können Vollkörper und Hohlkörper gefertigt werden, in der Praxis wird bei Vollkörpern jedoch im inneren eine Stütz-Struktur (Sparse Infill) mit einer reduzierten Dichte (z. B. 10 bis 25 %) erstellt. Dies sorgt für eine Materialersparnis und auch für eine Verkürzung der Druckzeit. Die herstellbaren Wandstärken bei einem Hohlkörper sind verfahrensbedingt auf einen Wert, der geringfügig über dem Durchmesser der Düse liegt, beschränkt. Um größeren Wandstärken zu erreichen, müssen mehrere Extrusionen nebeneinander gesetzt werden (wall loops).