Der FDM 3D-Druck ist das vielseitigste und wirtschaftlichste 3D-Druck-Verfahren.
Der 3D-Druck muss nicht kompliziert sein. Aus einer digitalen Idee kann innerhalb kurzer Zeit ein echtes Bauteil entstehen – ganz ohne Formen, Werkzeugbau oder aufwendige Maschinen. Eine der am häufigsten eingesetzten Technologien ist der FDM- bzw. FFF-3D-Druck. Auch bei ruckzuck3ddruck.de setze ich auf dieses Verfahren, um individuelle Bauteile, Prototypen, Ersatzteile und Einzelstücke passgenau herzustellen.
Das Prinzip dahinter ist erstaunlich einfach: Ein Kunststoff-Filament wird erhitzt und durch eine Düse Schicht für Schicht aufgetragen. So entsteht aus einem digitalen 3D-Modell nach und nach ein reales Bauteil.
Was bedeutet FDM bzw. FFF?
Die Abkürzungen FDM (Fused Deposition Modeling) und FFF (Fused Filament Fabrication) beschreiben im Wesentlichen dasselbe grundlegende 3D-Druckprinzip. Ein Kunststoff-Filament wird erhitzt und durch eine Düse auf einer Druckplatte aufgetragen. Das Bauteil entsteht dabei Schicht für Schicht, bis die gewünschte Form vollständig aufgebaut ist.
Während FDM ursprünglich als Begriff von Stratasys geprägt wurde, wird FFF heute häufig als allgemeine Bezeichnung für das Verfahren verwendet. Beide Begriffe begegnen einem deshalb regelmäßig im Zusammenhang mit Filament-3D-Druckern.
3D printing is to additive manufacturing as basic arithmetic is to calculus.
Sebastian Conran (~ 2016 University of Cambridge | Additive Manufacturing)
Im Gegensatz zu klassischen subtraktiven Fertigungsverfahren wird beim 3D-Druck Material nicht aus einem größeren Block entfernt. Stattdessen wird nur dort Material hinzugefügt, wo es tatsächlich benötigt wird. Genau deshalb spricht man auch von additiver Fertigung.
Wie funktioniert FDM-3D-Druck?
Am Anfang steht immer ein digitales 3D-Modell, beispielsweise eine CAD-Datei. Diese Datei wird mit einer sogenannten Slicer-Software für den Druck vorbereitet. Der Slicer zerlegt das Modell virtuell in viele einzelne Schichten und berechnet daraus die Bewegungen des Druckers.
Dabei werden unter anderem Schichthöhe, Wandstärke, Füllung, Druckgeschwindigkeit und Temperatur festgelegt. Anschließend wird das Filament zum Druckkopf transportiert und dort erhitzt. Die Düse bringt das Material gezielt auf die Druckplatte auf. Nach jeder Schicht fährt der Druckkopf weiter und trägt die nächste auf.
So wächst das Bauteil langsam Schicht für Schicht nach oben. Moderne FDM-Drucker übernehmen dabei viele Abläufe automatisch und ermöglichen eine sehr präzise und reproduzierbare Fertigung.
Welche Materialien können verwendet werden?
Ein großer Vorteil von FDM/FFF ist die Auswahl an verfügbaren Filamenten. Je nach Anforderungen an das Bauteil kommen unterschiedliche Kunststoffe infrage.
PLA ist beispielsweise einfach zu verarbeiten und eignet sich hervorragend für viele Prototypen, Modelle und optische Bauteile. PETG bietet eine interessante Kombination aus Stabilität und Alltagstauglichkeit und wird häufig für funktionale Bauteile eingesetzt.
Für höhere Anforderungen stehen außerdem Materialien wie ABS, ASA, PA oder PC sowie faserverstärkte Filamente zur Verfügung. Welches Material sinnvoll ist, hängt immer davon ab, welchen Belastungen das fertige Bauteil später ausgesetzt sein wird.
Die Vorteile von FDM / FFF 3D-Druck
Warum wird FDM so häufig eingesetzt? Ein wesentlicher Grund ist die Kombination aus Flexibilität, einer großen Materialauswahl und vergleichsweise niedrigen Herstellungskosten.
Besonders interessant ist das Verfahren, wenn einzelne Bauteile oder kleine Stückzahlen benötigt werden. Während klassische Fertigungsverfahren teilweise aufwendige Werkzeuge und Formen erfordern, kann ein 3D-Drucker direkt aus einem digitalen Modell ein fertiges Teil herstellen.
Dadurch eignet sich FDM unter anderem hervorragend für Einzelstücke, Prototypen und Kleinserien.
You just need a part now? Do you need to see it and feel it in your hands? 3D print it.
Autodesk University
Schnelle Prototypen und unkomplizierte Anpassungen
Ein weiterer großer Vorteil liegt in der Entwicklung und Erprobung neuer Bauteile. Eine Konstruktion kann digital verändert und anschließend erneut gedruckt werden. Dadurch lassen sich verschiedene Varianten schnell testen, ohne jedes Mal einen komplett neuen Fertigungsprozess aufbauen zu müssen.
Diese Vorgehensweise wird häufig als Rapid Prototyping bezeichnet. Gerade bei individuellen Konstruktionen kann das viel Zeit sparen und ermöglicht es, Ideen schnell in die Realität umzusetzen.
Wo kommt FDM-3D-Druck zum Einsatz?
Die Anwendungsmöglichkeiten sind äußerst vielfältig. Im privaten Bereich entstehen beispielsweise Halterungen, Gehäuse, Organizer, Ersatzteile oder individuelle Modelle.
Für Unternehmen kann FDM unter anderem für Prototypen, Montagehilfen, Vorrichtungen, Gehäuse und Kleinserien interessant sein. Auch Ersatzteile sind ein spannender Anwendungsfall: Wenn ein Kunststoffteil eines älteren Geräts nicht mehr erhältlich ist, kann unter Umständen ein passendes Ersatzteil neu konstruiert und gefertigt werden.
Damit eignet sich FDM nicht nur für klassische Anschauungsmodelle, sondern auch für funktionale Komponenten, die im Alltag oder in der Produktion tatsächlich eingesetzt werden.
Wo liegen die Grenzen?
So vielseitig FDM auch ist, natürlich hat das Verfahren seine Grenzen. Typisch sind beispielsweise die sichtbaren Schichtlinien. Je nach Schichthöhe und Bauteilgeometrie kann die Oberfläche dadurch eine charakteristische Struktur aufweisen.
Auch die mechanischen Eigenschaften hängen unter anderem von der Ausrichtung des Bauteils und dem Schichtaufbau ab. Ein Bauteil ist deshalb nicht in jeder Richtung gleich belastbar.
Für extrem kleine Details oder besonders glatte Oberflächen können andere 3D-Druckverfahren wie beispielsweise SLA besser geeignet sein. Die richtige Fertigungstechnologie hängt daher immer davon ab, welche Eigenschaften ein Bauteil später besitzen und welchen Anforderungen es standhalten muss.
Warum FDM für individuelle Fertigung interessant ist
Die vielleicht größte Stärke des FDM-3D-Drucks liegt in seiner Flexibilität. Ein einzelnes Bauteil wird benötigt? Das ist möglich. Es werden mehrere Exemplare benötigt? Auch Kleinserien lassen sich umsetzen. Eine Konstruktion muss kurzfristig angepasst werden? Das digitale Modell kann geändert und anschließend erneut gefertigt werden.
Genau diese Flexibilität macht additive Fertigung interessant, wenn klassische Produktionsverfahren aufgrund von Werkzeugkosten, Mindestmengen oder langen Vorlaufzeiten nicht wirtschaftlich sind.
FDM-3D-Druck bei ruckzuck3ddruck.de
Genau hier setzt ruckzuck3ddruck.de an. Ob Prototyp, Einzelstück, Ersatzteil oder Kleinserie – FDM/FFF bietet eine flexible Möglichkeit, digitale Konstruktionen in reale Bauteile zu verwandeln.
Dabei kommt es nicht nur auf den Druck selbst an. Entscheidend sind ebenso die richtige Materialauswahl, die Bauteilorientierung und passende Druckeinstellungen. Denn ein gutes 3D-Druck-Ergebnis beginnt bereits bei der Vorbereitung.
Wer ein konkretes Bauteil benötigt, muss sich deshalb nicht zwangsläufig selbst einen 3D-Drucker anschaffen. Über einen professionellen 3D-Druckservice lässt sich die Fertigung bedarfsgerecht auslagern.
Fazit: Eine flexible Fertigungstechnologie für viele Anwendungen
FDM bzw. FFF gehört zu den vielseitigsten Verfahren im 3D-Druck. Das Prinzip ist vergleichsweise unkompliziert, die Auswahl an Materialien groß und die Einsatzmöglichkeiten reichen vom einfachen Einzelstück bis hin zu funktionalen Bauteilen und Kleinserien.
Besonders interessant ist die Technologie überall dort, wo individuelle Lösungen, schnelle Prototypen oder kleine Stückzahlen gefragt sind.
Und genau darin liegt der Reiz des 3D-Drucks: Aus einer digitalen Idee kann ohne großen Umweg ein echtes, individuell angepasstes Bauteil entstehen.
Vorteile des FDM 3D-Drucks
Beim FDM 3D-Druck wird Kunststoff-Filament Schicht für Schicht aufgetragen – robust, günstig und ideal für Funktionsteile und Prototypen. Einen allgemeinen Überblick zum Thema bietet auch die Wikipedia-Seite zum 3D-Druck.
