Begriffserklärung „FDM-Druck“
Fused Deposition Modeling (FDM), auch bekannt als Fused Filament Fabrication (FFF), ist ein innovatives Verfahren im Bereich des 3D-Drucks. Bei dieser Technologie wird ein Werkstück schichtweise aus einem schmelzbaren Kunststoff oder Metall konstruiert. Das verwendete Druckmaterial wird im FDM-Prozess als „Filament“ bezeichnet. Die Grundlagen des Schmelzschicht-Verfahrens wurden Ende der 1980er-Jahre von S. Scott Crump entwickelt, während die ersten kommerziellen Anwendungen in den 1990er-Jahren auf den Markt kamen. Der Begriff „Fused Deposition Modeling“ sowie die Abkürzung FDM sind eingetragene Marken der Firma Stratasys, einem führenden Hersteller von 3D-Druckern und 3D-Produktionssystemen mit Sitz in den USA und Israel. Eine alternative Bezeichnung für dieses Verfahren ist „Fused Filament Fabrication“ (FFF). Dieser Ausdruck wurde von Mitgliedern des RepRap-Projekts geprägt, um eine rechtlich unbedenkliche Verwendung des Begriffs zu gewährleisten.
Druckvorbereitung beim FDM- (FFF) Druck
Bevor der 3D-Druck beginnen kann, ist es erforderlich, zunächst ein 3D-Modell im STL-Format mithilfe eines CAD-Programms zu erstellen. Im Anschluss daran zerlegt ein Slicer das 3D-Objekt in zahlreiche dünne horizontale Schichten und überträgt die entsprechenden Daten an den Mikrocontroller des 3D-Druckers. Nach diesen Vorbereitungen kann der 3D FDM-Drucker mit dem eigentlichen Druckvorgang starten.
Funktionsprinzip des FDM-Druckers
Beim Schmelzschichtverfahren wird zunächst ein Punktraster auf die Oberfläche aufgebracht, ähnlich wie bei einem herkömmlichen Tintendrucker. Ein Extruder transportiert das Druckmaterial (Filament) von einer Rolle in das Hotend des Druckkopfes, wo es geschmolzen wird. Anschließend wird aus der Druckdüse, ähnlich einem Tintenstrahldrucker, ein „Tropfen“ halbflüssiges Filament abgegeben. Sobald die erste Schicht abgeschlossen ist, beginnt der 3D-Drucker mit der nächsten Schicht und setzt diesen Prozess schichtweise fort. Die Schichtdicke kann dabei zwischen 0,025 und 1,25 mm variieren. Es ist möglich, sowohl Voll- als auch Hohlkörper zu erzeugen. Allerdings ist die druckbare Wandstärke von Hohlkörpern verfahrensbedingt, abhängig vom jeweiligen 3D-Drucker, auf etwa 0,2 mm begrenzt.
Werkstoffe, Druckmaterialien, Filamente
Der Werkstoff – das Druckmaterial – wird Filament genannt. Das Material kann aus folgenden Materialien bestehen:
- Polyethylen,
- Polypropylen,
- Polylactid,
- ABS,
- PETG und
- thermoplastischen Elastomeren
Steuerung eines FDM-Drucker
Ein 3D-Drucker auf Basis des FDM-Verfahrens wird mit G-Code (einer Programmiersprache für numerische Steuerungen) gesteuert. CAD-Programme (z.B. TinkerCad) liefern oft nur komplexe Formate wie das STL-Format, weshalb ein Slicer diese Datei in eine Reihe von Befehlen im G-Code Format umwandeln muss.
Der Bruder des FDM-Druckers
FDM-Drucker haben einen Bruder – den SLA-Drucker. Auch hier erfolgt die Produktion schichtweise, aber mit anderen Materialien und Verfahren.
Tipps zum Thema „FDM/FFF 3D-Drucker“
Wenn eine Kaufentscheidung ansteht, empfiehlt es sich, zunächst eine Website mit dem Schwerpunkt „Tests & Kaufberatung“ zu konsultieren, um wertvolle Tipps zu erhalten und die gewonnenen Informationen sorgfältig auszuwerten. Es gibt sowohl teure als auch preisgünstige Anbieter. Dabei ist „günstig“ oft im Kontext von „preiswert“ zu betrachten. Bevor man in Foren nach Lösungen für Probleme sucht, sollten zunächst die aufgetretenen Fehler gründlich untersucht werden, um mögliche Ursachen zu ermitteln. Häufig wird nur eine Kleinigkeit übersehen oder versehentlich eine Einstellung verändert oder gelöscht.