Fused Deposition Modeling (FDM)

Präzision & Geschwindigkeit.

Fused Deposition Modeling (FDM) oder auch Fused Filament Fabrication (FFF) bezeichnet ein Verfahren, welches die Grenzen der generativen Fertigung neu definiert. Hierbei wird das Bauteil schichtweise aus einem schmelzfähigen Kunststoff hergestellt.

FDM – Unsere Leistungen im Überblick

  • Mit unserem leistungsstarken 3D-Drucker X7 von Markforged fertigen wir industriegerechte und hochstabile Bauteile als Einzelteil oder in Serie, in kürzester Zeit!
  • Der große Bauraum ist ideal für Robotik, Automobilteile, Funktionsprototypen, Prothetik und vieles mehr. Die perfekte Oberfläche wird sie verblüffen, denn wir arbeiten mit einer Schichtstärke von 0,05 mm, damit erschaffen wir eine unvergleichliche Oberflächenqualität. Die Bauteile ähneln in Optik und Haptik einem Spritzgussbauteil.
  • Anwendungsbeispiele sind industrietaugliche Fertigungsvorrichtungen, Spannbacken und Werkzeuge.
  • Wir produzieren mit dem FDM Verfahren Bauteile, welche bei weitem stabiler sind als Aluminiumteile, während die Kosten nur ein Bruchteil derselben betragen.
  • Dieses Verfahren bezeichnet man auch als Continuous Filament Fabrication (CFF, “Endlosfaserfertigung”). Dies ist eine Technologie, welche den gedruckten Teilen eine Faserverstärkung hinzugefügt. Innerhalb der thermoplastischen Matrix werden kontinuierliche Faserstränge verlegt.
  • Bei dem Verfahren CFF können bspw. die Außenkonturen mit dem Material Onyx gedruckt werden wobei das Innenleben des Bauteils mit dem Endloskohlefasern, Kevlar®, Carbonfaser sowie Glasfasern versehen wird. Der 3D Drucker schaltet dabei während dem Druckprozess aktiv zwischen zwei Düsen, um erstaunlich robuste faserverstärkte Kunststoffteile in nur einem Bauvorgang herzustellen.
  • Durch die Faserverstärkung ermöglichen wir Ihnen die Produktion eines absolut individuellen Bauteils. Sie entscheiden welche Layer verstärkt werden, wie stark verstärkt werden soll und mit welchem Materialtyp verstärkt wird. Durch den Einsatz von zwei Düsen, können während eines Druckprozesses mehrere Materialien angewandt werden und das Ergebnis sind einwandfreie, faserverstärkte und super robuste Kunststoffteile.
  • Durch das bilden geschlossener Hohlkammern ohne Materialeinschluss, wird außerdem eine deutliche Gewichtsreduktion erzielt.
  • Ein weiterer Vorteil: während des Bauvorgangs können Inserts eingefügt werden!

Was ist Fused Deposition Modeling (FDM) ?

Fused Deposition Modeling (kurz: FDM) gehört als 3D Druckverfahren zu den additiven Verfahren und ist gerade im Rapid Prototyping ein häufig verwendeter Fertigungsprozess für Bauteile, Modelle und Muster. Dieses Verfahren ermöglicht dabei eine grundsätzlich sowohl schnelle als auch vergleichsweise einfache Fertigung der jeweiligen Objekte.Die gesamte Verfahrensmethodik basiert immer auf CAD-Daten, die zu einer physischen Urform verarbeitet werden, ohne dass Sie – wie bei den herkömmlichen Verfahren – Werkstücke und Formen aufwendig sowie zeitintensiv manuell bzw. in Handarbeit anfertigen müssen. Stattdessen nutzen Sie beim Fused Deposition Modeling ein breites Spektrum an schmelzfähigen Kunststoffen, die als Ihr Ausgangsmaterial fungieren. Aus diesen werden die gewünschten Bauteile dann schichtweise aufgebaut, bis ein entsprechender dreidimensionaler Gegenstand komplett gefertigt ist.

Der beim Fused Deposition Modeling involvierte 3D Drucker unterscheidet sich dabei von der Arbeitsweise her im Grundsatz nicht viel von einem herkömmlichen Drucker. Denn bei beiden Varianten wird im Grunde genommen als erstes ein Raster bzw. ein Punktraster auf eine bestimmte Fläche gedruckt. Beim Fused Deposition Modeling werden diese Punkte dann aber nicht mit Toner respektive mit Tinte aufgetragen. Stattdessen wird zuvor geschmolzener Kunststoff aus einer speziellen Düse auf die jeweiligen Arbeitsebenen extrudiert bzw. ausgebracht. Anschließend härtet das erhitzte und geschmolzene Material dann aus und verfestigt sich. Im Gegensatz zu einem klassischen Drucker verschiebt sich der Druckkopf bzw. die Düse beim Fused Deposition Modeling jetzt aber seine Position und bewegt sich ein Stück weit nach oben auf die folgende Arbeitsebene.

Erst wenn der Druckkopf diesbezüglich die richtige Stellung eingenommen hat, wird die zweite Schicht aufgetragen. Dieser Vorgang wird anschließend so oft wiederholt, bis jede einzelne Schicht ausgetragen wurde und das Bauteil bzw. das Modell genau die Form aufweist, die durch die CAD-Daten definiert worden sind. Auch Hinterschneidungen oder Überhänge sind beim Fused Deposition Modeling möglich. Allerdings benötigen Sie hierfür Stützmaterial, dass die Überhänge und Hinterschneidungen bis zum letztendlichen Aushärten absichert. Nach Beendigung des Herstellungsprozesses werden die Stützmaterialien dann wieder entfernt. Grundsätzlich lässt sich das Fused Deposition Modeling hervorragend für den schnellen und einfachen, dazu kostengünstigen Bau von Prototypen nutzen. Aber das Verfahren ist auch erstklassig geeignet, um mechanisch belastbare Werkzeuge oder Bauteile herzustellen. Außerdem hat sich das Fused Deposition Modeling auch in der Luft- und Raumfahrt sowie insbesondere in der Automobilbranche bzw. -industrie als Verfahrenstechnik etabliert. Grundsätzlich ist das Fused Deposition Modeling hinsichtlich der Allgemeintoleranzen in die Kategorie „sehr grob“ einzustufen (hier: DIN ISO 2768-1).

Das Fused Deposition Modeling ist ein extrudierendes Verfahren, wobei sich der Name von der Produktbezeichnung eines Herstellers ableitet. Im Laufe dieses Verfahrens werden chemisch oder physikalisch aufbereitete Ausgangsmaterialen in fester Form – wie zum Beispiel Kunststoffe, Schäume oder Pasten aufgeschmolzen und anschließend verarbeitetet. Das Ausgangsmaterial liegt dabei häufig als Tablette oder auch als Draht vor. Diese Materialien können Sie dann mit Hilfe einer oder gleich mehreren beheizten Düsen (hier: Extruderdüsen) aufschmelzen. Das aufgeschmolzene Material wird von den Düsen anschließend in Form eines zähflüssigen Fadens geometrisch exakt definiert aufgetragen, um das Bauteil entstehen zu lassen.

Die einzelnen Fäden verfestigen sich dann im Rahmen eines Erkaltungsprozesses. Dieser Prozess sorgt dabei durch chemische Reaktionen oder durch das Verdampfen von Lösungsmitteln für den entsprechenden Zusammenhalt der einzelnen Stoffe. Die im Drucker integrierten Düsen bewegen sich dabei grundsätzlich innerhalb einer Ebene, wobei die Bauplattform je nach Bedarf nach unten oder oben gefahren wird. Auf diese Weise wird verfahren, bis das dreidimensionale Bauteil komplett hergestellt ist. Dabei stehen Ihnen bei diesem Vorgang bzw. beim Fused Deposition Modeling an sich eine enorm große Bandbreite an Werkstoffen zur Verfügung. Das Repertoire reicht hier von Kunststoffen über Metalle bin hin zu Keramiken.

Allerdings hat es sich dabei als ratsam erwiesen, vorzugsweise Materialien auszuwählen, die über eine vergleichsweise geringe Schmelztemperatur verfügen. Dies ist ein wesentlicher Faktor für einen reibungslos ablaufenden Fertigungsprozess, da entsprechende Materialien – wie zum Beispiel Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polycarbonate (PC), Polylactide (PLA), Polyphenylsulfon (PPSF) oder auch Wachse – über bessere Verarbeitungseigenschaften verfügen. Auch die Düsenlängsachse ist von hoher Bedeutung. Diese muss immer in einer bestimmten Richtung liegen, um eine Verbindung zwischen erkaltetem Bauteil und erhitztem Ausgangsmaterial zu gewährleisten. Diese Verbindung entsteht ausschließlich durch das von der Düse vollzogene Aufdrücken des Materials.

Wenn Sie Ihr Modell bzw. Ihr Bauteil zum Beispiel mit Überhängen versehen möchten, sind grundsätzlich Stütz- und Supportkonstruktionen anzubringen. Stehen moderne Drucker zur Verfügung ist diesbezüglich in der Regel zusätzlich eine zweite Düse integriert, die diese Stützkonstruktionen separat formt. Zumeist werden für die Gestaltung der Stützelemente bauteilfremde Materialien bzw. Werkstoffe genutzt, deren Schmelztemperaturen noch geringer als beim eigentlichen Ausgangsmaterial ausfallen; in manchen Fällen wird diesbezüglich auch auf wasserlöslichen Wachs zurückgegriffen. Dank dieser Materialien und den entsprechenden Eigenschaften können Sie die Stützkonstruktionen nachträglich explizit kostengünstig und mit einem nur geringen Zeitaufwand wieder entfernen. Als Methoden hierfür kommen etwa eine Wärmebehandlung oder zum Beispiel ein intensives Auswaschen in Betracht. So lassen sich innerhalb kürzester Zeiträume mit dem FDM-Verfahren Funktionsmodelle, Designmustermodelle, Einbauvarianten oder auch Fertigteile fertigen. Im Wesentlichen verfügen sämtliche dreidimensionalen Exemplare letztendlich über die Werkstoffeigenschaften des genutzten Ausgangsmaterial.

Die verwendeten Drucker sind trotz des vergleichsweise komplexen Fertigungsvorganges vergleichsweise einfach aufgebaut. Dabei können Sie Serienmaterialien benutzen oder zum Beispiel auch auf farbige Kunststoffdrähte zurückgreifen, die Ihnen eine Fertigung auch von eingefärbten Bauteilen ermöglichen. Im Gegensatz zu anderen Verfahrenstechniken können Sie den Herstellungsprozess sogar gezielt unterbrechen, um Veränderungen respektive Optimierungen zu realisieren. So können Sie zum Beispiel nach Unterbrechung des Fertigungsprozesses andere Werkstoffe zusätzlich einarbeiten. Auch die Integration von Elektronik oder ganzen Halbzeugen ist möglich. Da das Fused Deposition Modeling komplett auf Laserstrahlen bzw. einen Laser verzichtet, lässt sich das gesamte Verfahren von der Steuerung und dem Handling her leicht und einfach durchführen. Zudem ist es relativ preiswert und die Anzahl an nutzbaren Farben, Materialien sowie die daraus resultierenden Materialeigenschaften steigen stetig. Dafür aber verfügen die hergestellten Modelle und Bauteile über eine im Vergleich zu anderen Verfahren geringere Oberflächenqualität.

Aufbau eines FDM / FFF 3D-Drucker

Im Rahmen des Schmelzschichtverfahrens bzw. des Fused Deposition Modelling erstellt die Mehrzahl der Drucker dreidimensionale Modelle, indem sie in einem heißen Extruder aus einem einfarbigen Kunststoffdraht einen dünnen Faden erzeugen. Aus genau diesem dünnen Faden wird dann das gewünschte Modell in Schichtaufbauweise gefertigt. Bevor der entsprechende Druckvorgang aber starten kann, ist es unabdingbar, dass das 3D Modell zuvor von einem so bezeichneten Slicer-Programm für den Druck vorbereitet wird und sämtliche Daten entsprechend aufbereitet werden. Der Name Slicer-Programm kommt dabei nicht von Ungefähr. Denn es trägt genau diesen Namen, da eine solche Software das virtuelle Objekt in einzelne druckbare Elemente bzw. Scheiben zerlegt. Erst wenn dieser Vorgang beendet ist, startet der 3D Drucker den Fertigungsprozess. Die Drucker sind dabei in der Regel identisch aufgebaut und weichen von der Bauform und der genutzten Technologie her oftmals nur um Nuancen ab. Um Ihnen einen generellen Überblick über den Aufbau eines 3D Druckers für das Fused Deposition Modelling respektive die Fused Deposition Fabrication zu geben, listen wir im Folgenden die maßgeblichen Komponenten eines Druckers und die zugehörige Funktion bzw. Aufgabe für Sie auf. Einzelne Komponenten heben sich dabei durch Ihre Bedeutung besonders ab.

Steuerungstechnik

Das Herzstück von FDM 3D-Druckern stellt eine ausgefeilte Steuerungstechnik dar. Oftmals handelt es sich hierbei um eine Schrittmotorsteuerung, die mit explizit für den 3D Druck optimierten Steuerungskits aufwarten. So kann für höchste Präzision bei der Steuerung des 3D Druckers garantiert werden.

Druckkopf / Extruder

Der Druckkopf bzw. Extruder macht grundsätzlich eine oder auch zwei Bewegungen in die jeweilige Achs-Richtung. Dabei wird das Rohmaterial (Kunststoffdraht) zur Düse transportiert. Das jeweilige Thermoplast schmilzt – materialabhängig bei einer Düsentemperatur von 185° bis 245° und wird anschließend durch die Düsenbohrung gepresst. Diese weist in der Regel einen Durchmesser von 0,5 Millimetern auf; alternativ können Sie sich auch für eine Düse mit 0,35 Millimeter entscheiden. Viele der FDM 3D Drucker verfügen dabei über ein Doppeldruckkopfsystem.

Slicer

Hierbei handelt es sich um ein Programm, dass für die Unterteilung in Teilbereiche bzw. in Schichten verantwortlich ist. Ein Slicer zerteilt dabei die jeweiligen 3D Objekte in mehrere dünne Schichten, die dann schichtweise gedruckt werden. Für jede einzelne Schicht wird ein so bezeichneter G-Code angelegt, der alle Bewegungen für den 3D Drucker beinhaltet.

Bauplattform / Bauebene

Hier entsteht das jeweilige 3DModell durch das Auftragen der einzelnen Schichten. Qualitativ hochwertige FDM 3D Drucker verfügen zumeist über eine beheizbare Bauplattform. Um dabei das bestmögliche Ergebnis zu generieren, sind viele Bauplattformen mit einer Druckbettbeschichtung ausgestattet. Dadurch haftet das zu fertigende Objekt
optimal auf der Bauplattform bzw. Bauebene und ist zum Beispiel vor Kratzern oder auch anderen äußeren Einwirkungen weitaus besser geschützt.

Fused Deposition Modeling: Wie funktioniert das FDM-Verfahren?

Beim Fused Deposition Modeling wird aus verfahrungstechnischer Perspektive Kunststoff geschmolzen und anschließend auf eine Werkplattform aufgetragen. Grundvoraussetzung für die Anwendung dieses Verfahrens ist das Kreieren – wie bei allen 3D Druckverfahren üblich – eines druckfähigen, digitalen 3D-Modell. Liegt dieses Modell vor, zerlegt es anschließend ein spezielles Computerprogramm in Schichten; dieser Vorgang wird als „slicen“ bezeichnet. Die generierten Schichten werden dann von einer beheizbaren Düse, einem so bezeichneten Extruder, auf eine Werkplattform bzw. -ebene aufgetragen.

Gedruckt wird dabei mit Kunststofffäden, die in diesem Kontext auch Filament genannt werden. Dazu werden die Kunststoffe bzw. die Kunststofffäden als Ausgangsmaterial zuvor durch die beheizbare Düse erhitzt, bis sie sich verflüssigen. Ist dieser Vorgang abgeschlossen, trägt der Extruder das nun flüssige Thermoplast gemäß der durch das 3D-Modell festgelegten Schichten auf die Werkebene auf. Wenn das aufgetragene Material dann wieder abkühlt, härtet es zügig aus. Ist eine Schicht dann komplett ausgehärtet, trägt der Extruder sofort wieder eine neue Schicht des flüssigen Kunststoffs neu auf.

Auf diese Weise entsteht nach und nach und Schicht für Schicht das physische Abbild des abzubildenden 3D-Modells. Möchten Sie dabei auch Volumenkörper drucken, werden diese beim Fused Deposition Modeling mit entsprechenden Füllstrukturen gedruckt (hier: Infill). Überhängende Elemente müssen zudem stets von Stützstrukturen gestützt werden. Steht dann das Finish an, werden die Supportstrukturen komplett fertig und Sie können sich der Nachbearbeitung (Schleifen, Lackieren etc.) widmen.

Fused Deposition Fabrication: Die Besonderheiten beim Verfahrensprozess

Im Hinblick auf das Verfahren gibt es einige Besonderheiten zu beachten. Im Folgenden finden Sie eine Auflistung diesbezüglich relevanter Aspekte:

  • Zu dünne Wandstärken sollten nach Möglichkeit vermieden werden, da das Ausgangsmaterial grundsätzlich durch eine speziell geformte Düse extrudiert wird. Die entsprechenden Spezifikationen unterscheiden sich hier von 3D Drucker zu 3D Drucker.
  • Solange Sie Überhänge konstruieren, die nicht über einen Winkel von 30° in Richtung der Vertikalen möchten, kann dies jederzeit ohne Stützelemente realisiert werden. Spätestens ab einem Winkel von etwa 45° sind dann aber wasserlösliche Stützkonstruktionen erforderlich, um das jeweilige Bauteil exakt drucken zu können.
  • Auch im Hinblick auf etwaige Bohrungen gibt es Prämissen. So sollten Bohrungen unter einem Durchmesser von drei Millimetern stets vermieden werden. Bohrungen, die unter diesem Durchmesser liegen, müssen immer von Hand bzw. manuell ausgeführt werden.
  • Berücksichtigen Sie bei Ihren Planungen Ihres 3D Funktionsmodells oder ähnlicher Lösungen, dass bewegliche Teile grundsätzlich einen Spalt von minimal 0,3 bis etwa 0,5 Millimeter zueinander aufweisen sollten.
  • Beim Erstellen eines Bauteils via Fused Deposition Modeling sollten die Ecken immer leicht abgerundet sein. Dies hilft, um einem Verzug der Bauteile entgegenzuwirken.
  • Werden kleinere Gewinde benötigt, sollten Sie sie eher schneiden lassen. Erst ab der Gewindegröße M10 können diese optimal gedruckt werden.

Fused Deposition Modeling: Materialien und Eigenschaften

Für das FDM 3D Druckverfahren können Sie Formwachse sowie Thermoplaste wie Polypropylen, Polyethylen, Polylactid, PETG, ABS und thermoplastische Elastomere verwenden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, im Rahmen einer neuen bzw. alternativen Variante die jeweiligen Filamente mit Metallpulver zu füllen und anschließend das gedruckte Bauteil oder Modell zu sintern. Auf diese Weise erhält das gedruckte Objekt eine rein metallische Struktur. In der Praxis kommen bevorzugt gerade Polylactide und ABS zum Einsatz. Dabei weisen beide unterschiedliche Eigenschaften und Vorteile auf.

Polylactide

Polylactide (kurz: PLA) eignen sich insbesondere für den Bau von Prototypen, Modellen und Bauteilen in den Bereichen Gadgets, Haushaltsartikel und Spielzeug. Da Polymer biokompatibel und zudem biologisch abbaubar ist, weisen entsprechende 3D Modelle keinerlei negative Auswirkungen auf Lebewesen und Umgebung auf. So lassen sich dann auch 3D Objekte fertigen, die auf der Haut getragen werden bzw. mit der Haut in Berührung kommen können. Sofern ein lebensmittelechter Farbstoff gewählt wird, kann sogar Essgeschirr gedruckt werden.

Grundsätzlich weist PLA gegenüber ABS oder anderen Materialien, die bei der Fused Filament Fabrication zum Einsatz kommen, eine extrem hohe Oberflächenhärte auf. Allerdings ist PLA weitaus spröder. Daher können Einzelteile oder dünnwandige 3D Konstruktionen sogar brechen, wenn es zu stark gebogen wird. 3D-Objekte aus PLA lassen sich zudem hervorragend durch Schneiden, Schleifen oder Feilen bedarfsgerecht nachbearbeiten.

ABS

ABS bzw. 3D Modelle aus ABS sind prinzipiell weitaus robuster als Modellversionen aus PLA, überzeugen zudem durch Wetterfestigkeit und sind für das Verwenden in heißen Umgebungen prädestiniert. Diese Attribute respektive Einsatzmöglichkeiten qualifizieren ABS als erstklassig geeignetes Material für Bauteile oder andere Elemente, die vergleichsweise hohen mechanischen Belastungen auch über einen längeren Zeitraum ausgesetzt sind. Gute Beispiele hierfür sind Stiftgelenke oder Verriegelungen.

Um die Oberfläche von via Fused Deposition Modeling hergestellten ABS 3D Druckerzeugnissen lebensmittelecht zu gestalten, müssen Sie diese allerdings grundsätzlich versiegeln. Ebenso wie bei PLA-Modellen lassen sich auch die Oberflächen von 3D Modellen aus ABS mittels der unterschiedlichsten Arbeitsgänge schnell und effektiv nachbearbeiten. Zudem können Sie Einzelteile jederzeit verkleben. Daher stellt beim FDM 3D Druck mit ABS auch die Fertigung von großen 3D Modellen kein Problem dar. Wenn Sie ein glänzendes Finish bei Ihrem 3D Modell benötigen, können Sie zudem die jeweiligen ABS-Oberflächen mit Acetondampf entsprechend glätten und bei Bedarf sogar miteinander verschweißen.

Fused Deposition Modeling: Anwendungsbereiche

Im Vergleich zu den klassischen 3D Druck Verfahren ist das Fused Deposition Modeling ein ungemein preiswertes und zudem relativ schnelles 3D Druckverfahren. Allerdings müssen Sie dabei immer im Auge behalten, dass dieses Verfahren trotz aller Vorzüge gerade im Hinblick auf die Präzision Defizite aufweist. So weist das Fused Deposition Modeling gegenüber anderen Verfahren, wie zum Beispiel dem Lasersintern, dem Polyjet oder der Stereolithografie, hohe Ungenauigkeiten auf. Daher ist das Fused Deposition Modeling für ganz bestimmte Anwendungen prädestiniert, während es bei anderen Einsatzgebieten zu keiner Zeit seine Stärken ausspielen kann und sicherlich nicht die beste Lösung darstellt.

Funktionsmodelle / Frühe Prototypen

Geht es um Kleinserien oder bereits fortgeschrittenen Prototypen, bei denen es auf äußerst komplexe Geometrien und Kleinstteilen geht, ist das Fused Deposition Modeling sicherlich nicht die richtige Wahl, da das Verfahren hier eine viel zu große Ungenauigkeit aufweist. Trotzdem aber lässt das FDM 3D Druckverfahren auch hervorragend im Prototyping Bereich einsetzen. Denn aufgrund der Baugeschwindigkeit und der vergleichsweise geringen Kosten können Sie explizit Prototypen im Frühstadium der Entwicklung anfertigen, um Design und Funktion zu testen und um gegebenenfalls dann schnellstmöglich Korrekturen durchzuführen. In einem solchen Fall stellt das Fused Filament Fabrication unter allen Verfahrensvarianten die beste Lösung dar, da es von der Geschwindigkeit und den Kosten her in diesem Bereich echte Maßstäbe setzt.

Modellbau

Kunststoffe, insbesondere ABS, finden aufgrund ihrer Eigenschaften vielfache Verwendung im Rahmen von FDM 3D Druckanwendungen. Kunststoffe dieser Art verfügen über eine gute Oberflächenhärte, überzeugen durch Schlagfestigkeit sowie Temperaturbeständigkeit und bieten Ihnen extrem vielfältige Bearbeitungsmöglichkeiten. Aufgrund dieser Eigenschaften wird das Fused Deposition Modeling insbesondere bevorzugt im Modellbau angewendet, da die gefertigten Modelle dank ihrer Robustheit auch tatsächlich zum Beispiel als Funktionsmodelle genutzt werden können.

Mechanische Teile und Vorrichtungen

Da die Materialien beim Fused Deposition Modeling – wie etwa ABS – eine grundsätzlich hohe Stabilität aufweisen, können Sie das 3D Druckverfahren hervorragend zur Herstellung einfacher Vorrichtungen oder zum Beispiel für das Entwerfen von mechanischen Teilen, die etwa als Ersatzteile fungieren, nutzen.

Vorteile des Fused Deposition Modeling (FDM)

Grundsätzlich handelt es sich beim Fused Deposition Modeling um eine sowohl praktische bzw. praxisnahe als auch um eine extrem saubere Technologie. Daher ist dieses Verfahren jederzeit auch für den Einsatz im Büro geeignet, was einen generellen Vorteil gegenüber anderen Fertigungsverfahren darstellt. Ein weiterer Vorteil ist die ungemeine Robustheit der gefertigten Bauteile und Modelle gegenüber thermischen, chemischen und mechanischen Einflüssen. Zudem erlaubt es Ihnen das FDM-Verfahren, Hohlkörper und komplizierte Konstruktionen herzustellen.

Um das Fused Deposition Modeling zur Anwendung zu bringen, benötigen Sie nicht unbedingt kostenintensive bzw. extrem große Anlagen. Stattdessen lässt sich dieses preiswerte Verfahren auch mit vergleichsweise kleinen 3D-Druckern durchführen. Dies senkt grundsätzlich die Kosten, zumal die Rohstoffe in der Regel als Serienmaterialien fungieren. Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus dem Umstand, dass Sie bei Ihren Bauteilen durchaus Farbe ins Spiel bringen können. Hierzu müssen die genutzten Kunststoffe lediglich individuell eingefärbt werden.

Eines der elementarsten Vorzüge der Fused Deposition Fabrication stellt aber die Möglichkeit dar, den Fertigungsprozess zu jeder Zeit gezielt unterbrechen zu können. Während dieser Unterbrechung können dann spezielle Werkstoffe, wie zum Beispiel Metalle, Glas oder Keramik, eingearbeitet werden. Möglich ist in diesem Zusammenhang auch die bauliche Integration von Chips, elektronische Leiterplatten oder sonstiger Werkstücke. Außerdem können Sie kompakte Werkstücke mit vergleichsweise großen und vollumfänglich materialgefüllten Flächen und Räumen drucken bzw. herstellen. Hinzu kommt, dass die Bedienung eines 3D Druckers vergleichsweise einfach strukturiert ist. Denn im Gegensatz zu anderen Fertigungsmethoden dieser Art kommt beim Fused Deposition Modeling kein Laser zum Einsatz; entsprechend anwenderfreundlich präsentiert sich dann auch das Handling.

Geschichte der FDM-Drucktechnologie

Das Fused Deposition Modeling ist eng mit dem Namen S. Scott Crump verbunden. Denn der US-amerikanische Erfinder und Ingenieur war es, der in den 1980er Jahren das Fused Deposition Modeling entwickelte und als Verfahrenstechnik im Laufe der nächsten Jahre auch etablierte. Ein Meilenstein in der Weiterentwicklungsgeschichte des FDM und der Gestaltung von entsprechenden Druckern ist dabei die von ihm vorangetriebene Gründung des Unternehmens Stratasys im Jahr 1989, da mit dieser Gründung explizit auf das Fused Deposition Modeling abgestimmte 3D Drucker im Fokus standen, auf den Markt gebracht wurden und im Rahmen immer neuerer Modelle immer wieder aktuelle Optimierungen aufweisen.

Nicht umsonst zählt der Gründer von Stratasys heute zu den sowohl bekanntesten als auch renommiertesten Personen im Bereich des 3D Drucks. Neben der Erfindung bzw. Entwicklung des FDM-Verfahrens hat S. Scott Crump mit noch weiteren Aktivitäten im Segment der additiven Fertigung – zumeist basierend auf dem Fused Deposition Modeling Prinzip – für Furore gesorgt. So lassen sich auf seine Forschungs- und Entwicklungsarbeit zum Beispiel das Water Works Support System, das Breakaway Support System (BASS) oder auch die Kopplung von CAD/CAM-Systemen an industriellen Werkzeugbahnen zurückführen. Durch diese Arbeit rund um das Fused Deposition Modeling, die hierfür erforderlichen Drucker bzw. Druckerfunktionen und artverwandte Themen konnte S. Scott Crump dann auch bereits zahlreiche Auszeichnungen und Preise einheimsen. Zudem sind zahlreiche Patente hinsichtlich der Fused Deposition Modeling Thematik auf seinen Namen eingetragen.

Im Laufe der rund 30-jährigen Historie des Fused Deposition Modeling konnten dann immer mehr Möglichkeiten, die dieses Verfahren dem jeweiligen Nutzer bietet, generiert werden. So wurde zum Beispiel die so bezeichnete Tröpfchenschichtung als Alternative zur klassischen FDM Verfahrenstechnik entwickelt. Bei dieser alternativen Variante werden Schmelztröpfchen anstelle von Strängen erzeugt. Dies hat den Vorteil, dass der Aufbau des Werkstücks noch exakter möglich ist. Dies liegt am punktweisen Aufbau im Rahmen eben der Tröpfchenschichtung. Eine andere Version wiederum hat nachhaltig die Schichthaftung verbessert. Dieser vorteilhafte Umstand ergibt sich dadurch, dass der Luftsauerstoff beim Fertigungsprozess ausgeschlossen wird. Stattdessen wird der Luftsauerstoff bei dieser Fused Deposition Fabrication Variante durch eine spezielle Schutzgasatmosphäre ersetzt. Zum Einsatz kommen dabei vorzugsweise Stickstoff oder zum Beispiel auch Argon.

Im Jahr 2007 kam zeitgleich mit dem Release des 3D Druckers Darwin eine alternative Bezeichnung für das Fused Deposition Modeling auf: Fused Filament Fabrication. Dieser Name bezieht sich auf die Druckweise mit Kunststofffäden. Gerade im Sinne eines markenrechtsfreien Wortgebrauchs wird diese Bezeichnung auch heute noch gerne verwendet.