Fused Deposition Modeling (FDM) 3D-Druck:Technologieüberblick

Fused Deposition Modeling (FDM) ist eine extrusionsbasierte 3D-Drucktechnologie. Die beim FDM verwendeten Baumaterialien sind thermoplastische Polymere und liegen in Filamentform vor. Beim FDM wird ein Teil hergestellt, indem geschmolzenes Material Schicht für Schicht selektiv auf einem durch das CAD-Modell definierten Pfad aufgetragen wird. Aufgrund seiner hohen Genauigkeit, niedrigen Kosten und großen Materialauswahl ist FDM eine der weltweit am häufigsten verwendeten 3D-Drucktechnologien.

Wie funktioniert Fused Deposition Modeling (FDM)?

Die FDM-Technologie verwendet das Baumaterial in Form von thermoplastischen Filamenten, die gemäß dem definierten CAD-Modell verflüssigt und wieder in die gewünschte Form verfestigt werden.

Ein FDM-Drucker besteht aus zwei Spulen:eine für das Baumaterial und die andere für das Stützmaterial. Der Fused Deposition Modeling 3D-Druckprozess folgt diesen Hauptschritten:

• Schritt 1 – Nach Eingabe der CAD-Daten wird das bereits geladene Vollbaustoff-Filament mit Hilfe von Hitze im Verflüssigerkopf verflüssigt
• Schritt 2 – Dieser geschmolzene flüssige Kunststoff wird als Schicht durch die Extrusionsdüse, die sich gemäß den CAD-Daten in alle Richtungen bewegt, auf die Schaumbauplattform aufgebracht. Dieser Vorgang des Übereinandergebens der flüssigen/halbfesten Schichten wird wiederholt. Wenn das Design aus Überhängen oder Strukturen besteht, die sich möglicherweise verziehen oder verbiegen könnten, werden Stützstrukturen verwendet. Das Trägermaterial kann das gleiche wie das Baumaterial oder je nach Wahl ein beliebiges anderes Material sein.

• Schritt 3 – Falls Stützstrukturen verwendet wurden, werden diese später entfernt, sobald der Bau abgeschlossen ist.

Materialien für den FDM-3D-Druck

Unter den am weitesten verbreiteten steifen Kunststoffen, die für Fused Deposition Modeling verwendet werden, bietet Xometry:ABS, ABS ESD7, ABS M30, ASA, Nylon PA12, Nylon PA12 Kohlenstoffgefülltes, kohlefaserverstärktes Polyamid 12, PC-ABS Polycarbonat, PC-ISO Polycarbonat, PC-ähnliche, hitzebeständige, durchscheinende, PC-Polycarbonat, PLA, PETG, PEEK, ULTEM 1010 und ULTEM 9085.

ASA, ein amorpher Thermoplast mit verbesserter Witterungsbeständigkeit, wird aufgrund seiner hervorragenden mechanischen Eigenschaften häufig im Prototypenbau eingesetzt. Außerdem ist es in einer Vielzahl von Farben erhältlich.

Vorteile der FDM-Technologie

Wenn wir zum FDM-Prozess kommen, sind dies die wichtigsten Faktoren, die ihn zu einer der beliebtesten 3D-Drucktechnologien machen.

Kosteneffizienz

FDM ist als eine der günstigsten Optionen für den 3D-Druck bekannt. Wenn die Anforderung von einer Einheit bis zu einer kleinen Charge reicht, ist FDM die ideale Option im Vergleich zu seinen teureren Gegenstücken wie SLA oder SLS. Darüber hinaus ist das Baumaterial billiger und allgemein verfügbar, wodurch das Drucken von Prototypen, Reprototypen und Verbesserungen im Design kostengünstiger ist als bei anderen Technologien.

Die Kosten für Farbgebung und Oberflächenveredelung werden ebenfalls reduziert, da die Drucke farbig mit anständiger Oberflächenveredelung direkt aus dem Drucker kommen, ohne den Aufwand zusätzlicher Nachbearbeitung.

Schnelle Abwicklung

Der FDM-Prozess ist in Bezug auf die Druckgeschwindigkeit schnell, schneller als viele andere Technologien. Da die Baufilamente leicht verfügbar sind, gibt es auch beim Drucken großer Chargen kein Zeitproblem. Xometry liefert FDM-gedruckte Teile in nur 3 Werktagen.

Kann vollfarbig drucken

Mehr als 40 Farben sind für FDM-Drucker verfügbar, und die Anzahl der Farboptionen nimmt von Tag zu Tag zu. Die Farbe des Endteils ist genau die Farbe des verwendeten Filaments. Wenn die gewünschte Farbe nicht erreicht wird, stehen auch Nachbearbeitungsmethoden wie Färben oder Bemalen zur Verfügung.

Weniger Materialverschwendung

Da der FDM-Drucker durch Schmelzen und Verfestigen des Filaments druckt, besteht keine Chance auf Verschwendung wie bei MJF oder SLS, wo das Pulver verwendet wird und anfällig für Verschwendung ist. Es besteht auch die Möglichkeit, die Stützstrukturen zu eliminieren, wenn das Modell sorgfältig entworfen wird.

Große Auswahl an Materialien

Für FDM stehen über 10 verschiedene Arten von Kunststofffilamenten zur Verfügung. Von Materialien mit geringer Festigkeit bis hin zu hochfesten Materialien (PP, TPU, Nylon PA, ABS, PETG, PLA, PC in aufsteigender Reihenfolge der Zugfestigkeit) verfügt FDM über eine umfangreiche Liste von Materialien, mit denen es drucken kann. Es liegt im Ermessen des Herstellers, was je nach Bedarf verwendet wird. Ein weiterer Vorteil ist die Materialverfügbarkeit. Die Materialien werden sehr häufig verwendet und sind daher für einen niedrigen Preis leicht auf dem Markt erhältlich.

Nachteile des FDM-Prozesses

Abgesehen von den Vorteilen, die es bietet, gibt es auch einige gemeinsame Nachteile, die FDM besitzt.

Erhebliche Schichtabstufung

Die Oberflächenqualität von FDM-Druckteilen ist nicht glatt wie bei Harzdruckteilen von SLA oder Carbon DLS. Da FDM geschmolzenen Kunststoff Schicht für Schicht fallen lässt, ist das Treppengehäuse oder die Schichtabstufung sehr deutlich. Das Bild zeigt aufgrund des Treppeneffekts eine raue Oberfläche. Darüber hinaus macht der Schichtadhäsionsmechanismus FDM-Teile anisotrop. Eine Nachbearbeitung ist erforderlich, um die Oberfläche glatt zu machen, und kostet mehr.

Schweißt kleine Details aus

Aufgrund der Natur von geschmolzenem Kunststoff schwitzt FDM kleine Merkmale und hat im Vergleich zu anderen 3D-Drucktechnologien die niedrigste Maßgenauigkeit und Auflösung und ist daher nicht für Teile mit komplizierten Details geeignet. FDM ist sicherlich eine gute Option für das Prototyping, wo kleine Details nicht wichtig sind. Wenn Details und Maßgenauigkeit ein Problem sind, ist es besser, FDM zu vermeiden.

Die FDM-3D-Druckdienste von Xometry

Xometry Europe bietet Fused Deposition Modeling-Services online für On-Demand-3D-Druckprojekte, sowohl für Prototypen als auch für große Chargen. Mit einem Netzwerk von mehr als 2.000 Partnern in ganz Europa ist Xometry in der Lage, FDM-3D-Druckteile in bis zu 3 Tagen zu liefern. Laden Sie Ihre CAD-Dateien in die Xometry Instant Quoting Engine hoch, um ein sofortiges Angebot mit verschiedenen Fertigungsoptionen für den FDM-3D-Druck zu erhalten.