Materialextrusion: Fused Deposition Modeling (FDM) & Varianten verstehen

Was ist Materialextrusion?

Materialextrusion ist ein additives Fertigungsverfahren, das einen kontinuierlichen Filament aus Thermoplast oder Verbundwerkstoff nutzt, um 3D-Teile aufzubauen. Der Kunststofffilament wird durch eine Extrusionsdüse geführt, dort erhitzt und schichtweise auf der Bauplattform abgelegt.

Materialextrusion ist heute das populärste additive Fertigungsverfahren in Bezug auf Verfügbarkeit für Endverbraucher und Qualität. Laut ISO/ASTM 52900-2015 ist es eines der 7 additiven Fertigungsverfahren.

Die Technologie wurde in den 1980er Jahren von S. Scott Crump unter dem geschützten Namen Fused Deposition Modeling (FDM) entwickelt. Der Begriff FDM und seine Abkürzung sind Markenzeichen von Stratasys Inc, einem von Scott Crump mitgegründeten Unternehmen.

Eine detaillierte Beschreibung von FDM finden Sie hier.

Fused Filament Fabrication (FFF) ist ein weiterer Typ dieser Kategorie, entwickelt vom RepRap-Projekt, das nicht durch Patente beschränkt ist. Mehr zu RepRap hier. Auch als Plastic Jet Printing bezeichnet.

Das folgende Video von Solid Concepts veranschaulicht den Materialextrusions-Prozess explizit.

Vor- und Nachteile der Materialextrusion

Vorteile

• Große Auswahl an Druckmaterialien
• Leicht verständliche Drucktechnik
• Einfacher, benutzerfreundlicher Materialwechsel
• Niedrige Anschaffungs- und Betriebskosten
• Vergleichsweise schnelle Druckzeit für kleine, dünne Teile
• Drucktoleranz von ±0,1 mm (±0,005″)
• Keine Beaufsichtigung erforderlich
• Kompakte Gerätegröße im Vergleich zu anderen AM-Verfahren
• Vergleichsweise Niedrigtemperaturprozess

Nachteile

• Sichtbare Schichtlinien
• Extrusionskopf muss sich kontinuierlich bewegen, sonst wölbt sich Material auf
• Stützstrukturen können erforderlich sein
• Schlechte Festigkeit in Z-Richtung (senkrecht zur Bauplattform)
• Feinere Auflösung und größere Fläche erhöhen Druckzeit
• Anfällig für Verzug (Warping) und Temperaturschwankungsprobleme wie Delamination
• Giftige Druckmaterialien möglich