Fused Deposition Modeling (FDM) oder Fused Filament Fabrication (FFF) bezeichnet ein Fertigungsverfahren aus dem Bereich des 3D-Drucks, mit dem ein Werkstück schichtweise aus einem schmelzfähigen Kunststoff oder auch – in neueren Technologien – aus geschmolzenem Metall aufgebaut wird.

Egal ob Kunststoff oder Metall: Das Verfahren ist bei beiden das Gleiche. Das Ausgangsmaterial (Filament) wird von einer Materialrolle von einem Feeder (Transportrollen) in den Extruder (Druckkopf) befördert, erhitzt und schließlich über das Hotend (Düse) extrudiert. Mit dem 3D-Modell als Vorlage wird das geschmolzene Material (weitere Infos zu den Filamenten findest du in unserer Materialbibliothek) Schicht für Schicht auf die Bauplattform aufgetragen.

Damit ein 3D-Drucker ein Modell verarbeiten kann, muss man es vor dem Druck slicen. Das bedeutet, dass man es in die einzelnen Druckschichten „zerlegt“. Während dem slicen werden auch alle Einstellungen wie Temperatur, Belüftung, Stützstruktur, Füllung uvm. verarbeitet.

Viele FDM-Drucker gibt es in verschiedenen Ausführungen mit unterschiedlichen Funktionen. 3 wichtige sind:

• Dual-Extruder: Dieser erlaubt es, 2 Materialien gleichzeitig zu verwenden. Das ermöglicht zum Beispiel einen mehrfarbigen Druck oder das das Modell mit einem anderem Material gedruckt wird, als die Stützstruktur. Ganz besonders nützlich, wenn PLA (Modell) in Verbindung mit PVA (wasserlösliche Stützstruktur) verwendet wir.

• Beheiztes Druckbett: Ein beheizbares Druckbett ist für manche Materialien zwingend erforderlich, da es sonst nicht gut haftet und sich das Modell während dem Druck von der Plattform löst.

• Geschlossener Bauraum: Einen solchen Bauraum gibt es meist nur bei höherpreisigen Ausführungen. Er ist zwar nicht zwingend notwendig, hilft aber ungemein beim Druck von Filamenten, welche sehr hohe Temperaturen benötigen. Durch den geschlossenen Raum bleibt die Temperatur während des Druckvorgangs stabiler und sorgt für einen unterbrechungsfreien Materialfluss.

Zurzeit gibt es 4 Typen von FDM/FFF-Druckern

• Kartesische 3D-Drucker
• Polar 3D-Drucker
• Delta 3D-Drucker
• 3D-Druck mit Roboterarmen

Kartesische 3D-Drucker

Dieser Typ ist der am meisten verbreitete auf dem Markt für. Abgeleitet vom kartesischen Koordinatensystem aus der Mathematik nutzt diese Technologie drei Achsen – X,Y und Z  – um die Position und die korrekten Richtung des Druckkopfs zu bestimmten. Das Druckbett bewegt sich bei dieser Art von Druckern meist nur auf der Z-Achse (rauf-runter), wobei der Druckkopf in einer X-Y Ebene zweidimensional arbeitet. Selbstverständlich kann es auch Variationen in der Achsenverteilung geben, das heißt auch das Druckbett bewegt sich auf der Y-Achse und der Druckkopf in der X-Z-Ebene.

Polar 3D-Drucker

3D-Drucker dieser Sorte nutzen, im Unterschied zu den kartesischen Druckern, das Polarkoordinatensystem. Die richtige Positionierung wird nicht durch die drei Ortskoordinaten X,Y und Z bestimmt, sondern mittels eines Winkels und einer Länge, was bedeutet: Das Druckbett rotiert und bewegt sich gleichzeitig in eine Richtung. Damit dreidimensionale Objekte gedruckt werden können fährt der Extruder auf- und abwärts.

Delta 3D-Drucker

Sie funktionieren grundlegend mit kartesischen Koordinaten und deren primäres Merkmal ist das runde Druckbett kombiniert mit einem Extruder, der an drei Punkten in einer triangulären Struktur fixiert ist. Jede der drei Fixierungen bewegt sich auf und ab und bestimmt so die Position und Richtung des Druckkopfes.

3D-Druck mit Roboterarmen

Der 3D-Druck mit Roboterarmen ist derzeit noch in einem Entwicklungsstadium. Nur wenige Firmen nutzen die Technologie für beispielsweise den Bau von Häusern oder für den Druck von sehr großen Modellen.