Fused Deposition Modeling

Additive Fertigung, Verfahren, Aufbau, FDM, FLM, 3d-Drucker
Aufbau eines FDM-Druckers

Das wohl bekannteste 3D-Druck Verfahren ist das Fused Deposition Modeling (FDM), bei dem ein Druckkopf (Extruder) mithilfe eines kartesischen Achssystems über eine Bauplattform verfahren wird. In dem Extruder befindet sich ein Heizelement, das ein Filament aufschmilzt und im pastösen Zustand die erste Schicht eines Bauteils auf die Bauplattform aufträgt. Nach Fertigstellung einer Schicht fährt der Extruder um die Höhe einer Schicht nach oben und erzeugt die nächste Schicht. Alternativ kann die Anlage auch so aufgebaut sein, dass sich die Bauplattform nach unten bewegt. Es werden Filamente aus unterschiedlichen Materialien angeboten. Am häufigsten werden thermoplastische Kunststoffe verwendet, aber auch das Drucken mit Wachs ist möglich, um Modelle für das Feingießen herzustellen. Mit Metallpartikeln versetzte Filamente können für die Erzeugung von Metallbauteilen verwendet werden. Diese müssen nach der additiven Fertigung gesintert werden, damit sich die Metallpartikel miteinander verbinden. Bei dem FDM-Verfahren werden Stützstrukturen benötigt, um Überhänge an dem zu erzeugenden Bauteil abzustützen. Die Stützen müssen nach dem Druck meist manuell entfernt werden. Einige Anlagen verfügen über mehrere Extruder, um wasserlösliche Stützen, Bauteile aus unterschiedlichen Werkstoffen oder mehrfarbige Bauteile drucken zu können. Übliche Schichtdicken liegen im Bereich von 0,1 mm, wodurch die Genauigkeit und die Oberflächenqualität der Bauteile verhältnismäßig gering sind. Die mechanischen Eigenschaften sind nicht so hoch wie bei herkömmlich erzeugten Produkten und zudem von der Belastungsrichtung abhängig. In z-Richtung (orthogonal zu den Schichten) ist die Festigkeit am niedrigsten, weil die Anbindung der einzelnen Schichten begrenzt ist. Das FDM-Verfahren ist daher nur für gering belastete Bauteile oder für Show`n`Tell-Modelle geeignet. Mittlerweile sind für private Anwender Anlagen mit einer guten Druckqualität für wenige Hundert Euro erhältlich. Mit zunehmender Ausstattung und Qualität steigt auch der Preis, sodass FDM-Drucker auch schnell einige Tausend Euro kosten können. Insbesondere der einfache Aufbau, die geringen Betriebskosten und die unkomplizierte Bedienung sorgen für eine wachsende Nachfrage dieser Technologie.

 

Vorteile:

  • Geringe Anlagen- und Betriebskosten
  • Viele Anbieter
  • Hohe Materialauswahl
  • Unkomplizierte Technik

 

Nachteile:

  • Geringe mechanische Eigenschaften
  • Bauteilqualität
  • Stützstrukturen