Was ist FDM (Fused Deposition Modeling) 3D-Druck

Fused Deposition Modeling (FDM) ist die beliebteste 3D-Druck Technologie, die von etwa 70% der Desktop-3D-Drucker weltweit. Es ist eine zugängliche, kostengünstige Methode zur Herstellung einer Vielzahl von Objekten, von Prototypen bis hin zu Funktionsteilen. In diesem Leitfaden wird erklärt, wie FDM funktioniert, welche Anwendungen, Vorteile und Einschränkungen es bietet und wie es im Vergleich zu anderen 3D-Druckverfahren abschneidet.

Wie FDM funktioniert

FDM erstellt Objekte durch Gießen von geschmolzenem Kunststoff Schicht für Schicht. Hier ist der Prozess:

1. Erstellen einer 3D-Entwurf mit CAD-Software.
2. Exportieren Sie den Entwurf als STL-Datei.
3. Verwenden Sie Slicing-Software (z. B. Cura, PrusaSlicer), um die STL in Druckeranweisungen umzuwandeln.
4. Die Drucker heizt Kunststoff-Filament zu einem geschmolzenen Zustand.
5. A Düse extrudiert den geschmolzenen Kunststoff in präzisen Mustern.
6. Der Drucker baut das Objekt auf Schicht für Schichtwobei jede Schicht so dünn wie 0,1-0,3 mm (etwa die Dicke von Papier).

Die wichtigsten Teile eines FDM-Druckers

• Extruder: Führt Filament in das heiße Ende ein
• Heißes Ende: Schmelzen des Filaments (normalerweise bei 180-260°C)
• Platte bauen: Die Oberfläche, auf der sich das Objekt bildet
• Filamentspule: Hält das Kunststoff-Filament

FDM ist wie eine computergesteuerte Heißklebepistole, die geschmolzenen Kunststoff präzise zu einem 3D-Objekt formt.

Bei FDM verwendete Materialien

FDM-Drucker unterstützen eine Vielzahl von thermoplastische Fäden, jede mit einzigartigen Eigenschaften:

• PLA: Biologisch abbaubar, pflanzenbasiert, anfängerfreundlich
• ABS: Stark, erfordert aber eine beheizte Baukammer
• PETG: Gleichgewicht zwischen Stärke und Benutzerfreundlichkeit
• TPU: Flexibel, ideal für elastische Teile
• Kohlenstofffaser-Verbundwerkstoffe: Leichtes Gewicht, hohe Festigkeit für anspruchsvolle Anwendungen

Zu den Spezialfilamenten gehören mit Metall durchsetzt (für Metallic-Oberflächen) und Hochtemperatur Kunststoffe (z. B. PEEK für extreme Bedingungen).

Wozu FDM verwendet wird

FDM ist vielseitig einsetzbar, sowohl für die Industrie als auch für Hobbyisten:

• Automobilindustrie: BMW verwendet FDM für schneller PrototypenbauVerkürzung der Produktionszeit um 90%.
• Luft- und Raumfahrt: NASA-Drucke leichte Teile, bis zu 30% Feuerzeug als Metalläquivalente.
• Medizinische: Benutzerdefiniert Prothesen, chirurgische Schablonen und zahnmedizinische Modelle.
• Verbraucher: Spielzeug, Haushaltsreparaturen (z. B. Ersatzknöpfe) und Unterrichtsmodelle.
• Prototyping: Testen Sie Entwürfe, bevor Sie sich festlegen CNC-Fräsen oder Spritzgießen.

FDM eignet sich hervorragend zur Erstellung von Funktionsprototypen und kleinvolumige Teile.

Gute und schlechte Dinge über FDM

Gute Dinge:

• Erschwinglich: Drucker der Einstiegsklasse beginnen bei $200.
• Breite Materialpalette: Über 40 Farben und Typen verfügbar.
• Benutzerfreundlich: Zugänglich für Anfänger, auch für Kinder.
• Additives Verfahren: Ergänzt subtraktive Methoden wie CNC-Teilebearbeitung.

Schlechte Dinge:

• Sichtbare Layer-Linien: Die Oberflächen können rau erscheinen.
• Anisotrope Festigkeit: Die Teile sind entlang der Schichtlinien schwächer (30-50% weniger stark als gegossene Teile).
• Verziehen: Große Drucke können sich beim Abkühlen verformen.
• Niedrigere Auflösung: Weniger präzise als andere 3D-Druckverfahren wie SLA.

FDM vs. andere 3D-Druckarten

FDM vs. SLA (Stereolithographie)

• SLA: Verwendet UV-Licht zur Aushärtung von flüssigem Harz, wodurch Glattere, ausführlicher Teile.
• FDM: Angebote stärker, billiger Teile, aber mit sichtbaren Schichten.
• Anwendungsfall: SLA für komplizierte Modelle (z. B. Schmuck); FDM für Funktionsteile.

FDM vs. SLS (Selektives Laser-Sintern)

• SLS: Laser verschmelzen pulverförmiges Material, wodurch die Notwendigkeit von unterstützt.
• FDM: Günstiger, erfordert aber Stützen für Überhänge.
• Anwendungsfall: SLS für komplexe, stützenfreie Teile; FDM für kostensensitive Projekte.

FDM-Prototypen werden oft vor der endgültigen Produktion mit CNC-Präzisionsbearbeitung für Metallteile.

Die Zukunft des FDM-Drucks

Die FDM-Technologie entwickelt sich weiter:

• Intelligente Drucker: Automatische Fehlerkorrektur beim Drucken.
• Nachhaltige Materialien: Biologisch abbaubare Fäden aus pflanzlichen Quellen.
• Multi-Material-Druck: Kombination von starren und flexiblen Materialien in einem Druck.
• Eingebettete Elektronik: Integration von leitenden Fäden für die Verdrahtung.

Industrielle FDM-Drucker, wie der BigRep ONEkann Objekte bis zu einer Größe von 1 Meter in der Größe.

Fragen, die Menschen stellen

Einpacken

FDM 3D-Druck ist eine vielseitig, erschwinglichund zugänglich Herstellungsmethode. Es ist ideal für:

• Prototyping und kundenspezifische Teile
• Kostensensibel Projekte
• Große Auswahl an Materialien
• Einsteigerfreundlich Anwendungen

Es fehlt zwar die Präzision von SLA oder die Stärke der CNC-gefertigte TeileFDM eignet sich hervorragend für die schnelle Ideenfindung und Funktionsprüfung. Für Anforderungen an hohe Festigkeit oder Präzision sind ergänzende Verfahren wie CNC-Fräsen.