Fused Deposition Modeling (FDM)

Was ist Fused Deposition Modeling?

Das sogenannte Fused Deposition Modeling oder kurz FDM ist eine der am häufigsten genutzten Methoden für den 3D-Druck, auf Deutsch wird das Verfahren auch als Schmelzschichtung bezeichnet.

Wie funktioniert Fused Deposition Modeling?

Im Allgemeinen wird eine Form mithilfe des 3D-Druckers in vielen Schichten von unten nach oben aufgebaut. Dafür wird beim FDM ein Kunststoffdraht genutzt, welcher auch unter dem Namen „Filament“ bekannt ist, der auf einer Spule oder auch Rolle aufgewickelt ist. Von dieser Rolle kann der Draht in den Extruder geführt werden, wo er durch Wärme verflüssigt und anschließend an das Hotend, den Druckkopf, weitergeleitet wird. Dieser trägt die Flüssigkeit zielgerichtet auf das Druckbett auf. Hierbei muss jedoch beachtet werden, dass die erste aufgetragene Schicht gut auf dem Untergrund halten muss, um eine Grundlage für die folgenden Arbeitsschritte zu bieten. Diese beginnen jeweils mit der Verschiebung des Druckerkopfes nach oben, womit das Verfahren aus dem fortlaufenden Auftragen einzelner Kunststoffschichten besteht. Gleichzeitig kühlt das Material langsam ab, kann sich mit den unmittelbar anliegenden Schichten verbinden, ohne zu zerfließen, um letztendlich das gewünschte dreidimensionale Objekt entstehen zu lassen. Aus diesem Grund wird das Fused Deposition Modeling auch als additives Fertigungsverfahren bezeichnet.

Neben kreativen Figuren oder Gegenständen aus Kunststoff können heutzutage auch Nylon oder Kupfer- sowie Stahllösungen mit dem 3D-Drucker genutzt werden. Dabei kann der Druckvorgang beim Fused Deposition Modeling gezielt unterbrochen werden, um ein Bauteil aus verschiedenen Materialien herzustellen, weiterhin bieten auch verschiedenfarbige Kunststoffdrähte eine Möglichkeit zur kreativen Ausarbeitung von herzustellenden Gegenständen.

Wo wird FDM eingesetzt?

Genutzt wird das Verfahren FDM sowie der 3D-Druck für den Bau von Prototypen, das Entwerfen von mechanisch belastbaren Bauteilen oder für die Herstellung von Modellen für Ausschmelzverfahren, beispielsweise in der Medizin zur Herstellung von Prothesen.

Letztlich wird das Fused Deposition Modeling in vielen Bereichen der Industrie, aber auch im medizinischen Rahmen verwendet.

Welche Vor- und Nachteile hat das FDM?

Zunächst ist im Bereich der Vorteile zu nennen, dass der 3D-Drucker sowie das Filament zur Anwendung des FDM relativ wenig kostet, die Produktion aber auch schnell voranbringt. Durch die angehäufte Nutzung des Verfahrens findet eine ständige Verbesserung der Abläufe statt, wodurch dieses immer effizienter wird.

Allerdings sind die Oberflächen der entstehenden Gegenstände nicht gänzlich glatt, weiterhin sind die Produkte auf der Seite weniger stabil und benötigen bei der Herstellung teilweise Stützen, die nach der Anwendung des Verfahrens überflüssig sind.

Wer hat das Fused Deposition Modeling erfunden?

Die Technologie wurde von dem Maschinenbauingenieur Scott Crump mithilfe seiner Frau im Jahr 1989 erfunden. Anfangs wollte der Mann lediglich ein Spielzeug für seine Tochter herstellen und experimentierte mit verschiedenen Materialien und baute letztlich eine Apparatur mit einer befestigten Klebepistole und begründete somit das Verfahren für den 3D-Druck.