MakerBot 3D-Drucker drucken mit dem FDM-Verfahren

Das FDM-Verfahren ist eines der am häufigsten verwendeten Druckverfahren bei 3D-Druckern. Richtig bekannt wurde das Verfahren 1980, als der Maschinenbau-Ingenieur Scott Crump sich dieses Verfahren ausdachte. Die Idee entstand aus Experimenten mit Heißklebepistolen. Letztendlich ist ein 3D-Druck auch nicht viel mehr als mehrere übereinander gedruckte Materialschichten. Scott Crump plante, seiner Tochter einen Spielzeugfrosch herzustellen. Seine Idee war, diesen mit einer Heißklebepistole und einem Gemisch aus Polyethylen sowie Kerzenwachs herzustellen.

Aus dieser Idee, seinem Glauben daran und knapp 10.000 USD Eigenkapital entstand etwas später sein erster Prototyp. Der damit erste 3D-Drucker mit dem FDM-Verfahren bekam das Patent „US 5121329 A“ und den Namen „Apparatus and method for creating three-dimensional objects“, zu Deutsch „Apparat und Methode um ein dreidimensionales Objekt herzustellen“. Scott Crump gründete damit das auch heute noch existierende Unternehmen für 3D-Drucker namens Stratasys.
Der Begriff FDM steht für „Fused Deposition Modeling" und wurde damals von Stratasys als Handelsmarke eingetragen. Heutzutage wird das FDM-Verfahren allerdings von jedem beim Namen genannt.

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Wie funktioniert FDM?

Grundsätzlich ist das System hinter dem Verfahren simpel. Ein bestimmter Kunststoff wird geschmolzen und in seinem dickflüssigen Zustand auf eine Bauplattform gebracht. Das Wichtige hierbei ist, dass der Druck genau genommen gar nicht dreidimensional druckt, sondern immer nur in einer Höhe. Der Clou ist die herabfahrende Bauplatte. Diese fährt, sobald eine Schicht fertiggestellt wurde, ein paar Millimeter herab und somit wird die zweite Schicht auf der Ersten gedruckt.
Am Anfang eines jeden 3D-Drucks existiert erst einmal eine CAD-Datei in gängigen Formaten. Möchte man diese nun drucken lassen, „schneidet“ die Software das Modell in dünne Scheiben („slicing“) und sendet dann die einzelnen Schichten zu dem 3D-Drucker. Dazu werden noch Stützstrukturen berechnen, damit abstehende Modellteile sozusagen in der Luft gedruckt werden können.
Das Filament, quasi die Tinte des 3D-Druckers, wird nun in den Druckkopf, den sogenannten "Extruder", eingeführt. Der Extruder wird im Inneren vor dem Druck stark erhitzt und schmilzt dann das Filament im Innenraum. Startet der Druck, drückt der Extruder das Filament durch eine Düse auf die Bauplatte und lässt die ersten Umrisse entstehen.

Vor- und Nachteile dieser Methode

Das Drucken mit dem FDM-Verfahren ist relativ kostengünstig, da das Filament sehr effizient benutzt wird und nahezu 100 Prozent im Druck verwendet wird, bzw. in die Stützstrukturen eingeht. Mit einer ein Kilogramm schweren Filamentrolle kommen Sie rund 700 Meter weit. Die heutigen Filamente, wie z. B. PLA- oder ABS-Filament bringen schon sehr gute und formstabile Ergebnisse. Nur bei dem ABS-Filament muss man vorher ein paar Schritte beachten, da der Druck sich sonst beim Vorgang verformen könnte. Ebenso gibt es eine Vielzahl von verschiedenen Materialien, mit denen immer mehr tolle Dinge gedruckt werden können.
Die Genauigkeit eines 3D-Druckers mit dem SLA-Verfahren erreicht ein FDM-Drucker hier nicht. Ein Laser ist einfach genauer als geschmolzenes Plastik. Trotzdem können heutzutage schon sehr komplexe Formen und Strukturen mit dem FDM-Verfahren gedruckt werden.

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