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Was ist ein FDM 3D-Drucker?

1. Was ist ein 3D Drucker?

Ein FDM 3D Drucker oder auch Fused Deposition Modeling 3D Drucker ist kein Drucker im klassischen Sinne. Es ist eine Maschine, die dreidimensionale Werkstücke aus verschiedenen festen Materialien herstellt. Meistens werden Kunststoffe in FDM 3D Drucken verwendet.

Chuck Hull, ein Amerikaner, erfand den 3D-Druck – und somit auch den 3D-Drucker – 1983.

1986 meldete er das Patent an und bezeichnete diese Technik als Stereolithographie.

2. Wie funktioniert ein FDM 3D Drucker?

Bei einem FDM 3D Drucker wird dass das Material hoch erhitzt und verflüssigt, sodass es in diesem Zustand durch einen sogenannten Extruder auf eine Arbeitsplattform aufgetragen werden kann.  Das Material wird dabei in  dünnen Schichten aufgetragen. Es wird mit Hilfe eines Lüfters abgekühlt und werden somit wieder fest. Dann wird die Plattform auf der der Werkstoff aufgetragen wurde gesenkt oder der Extruder bewegt sich nach oben. Damit danach eine weitere dünne Schicht über die abgekühlte aufgetragen werden kann. 

So entstehen beispielsweise Ersatzteile, Schach- oder andere Spielfiguren, Modellautos, Puppen oder anderes Spielzeug. Der Fantasie und Kreativität sind da kaum Grenzen gesetzt.

3. Welche Unterschiede gibt es bei FDM 3D Druckern?

Es gibt viele Unterschiedliche FDM 3D Drucker, mir sind 16 unterschiedliche Konfigurationen bekannt plus 1 Sonderfall. Aber was für unterschiede gibt es den? 

Extruder:

Meistens werden die FDM 3D Drucker unterschieden in Bowden Extruder und Direct Drive Extruder. Ein Bowden Extruder hat den Motor um das Filament zum Extruder zuführen meistens am der Z-Achse verbaut. Dieser führt dann das Filament durch eine Bowdenzug oder Silikon Schlauch zum Extruder wo es dann erhitzt wird und auf die Arbeitsfläche aufgebracht wird. Aber durch einen Bowden Extruder hat man immer einen Vorteil und zwar das die Z-Achse leichter gebaut werden kann. Aber auch einen Nachteil in meinen Augen und zwar das je nach Größe des FDM 3D Druckers 30 cm bis 50 cm Filament nicht verarbeitet werden können wenn die Spule leer ist und der Motor nichts mehr fördern kann.

Bei einem Direct Drive Extruder ist der Motor um das Filament zu fördern direkt über dem Hotend und hat damit nicht so einen hohen Verlust an Filament welches nicht verarbeitet werden kann wie bei einen Bowden Extruder. Aber dadurch dass der Extruder direkt auf der Z-Achse angebracht ist ist diese auch schwerer was im langzeitgebrauch die Z-Achse und X-Achse mehr fordern.

Heatbed:

Jetzt kommen wir mal zu der Arbeitsfläche die man auch in 2 Unterschiedliche Kategorien einteilen kann. Und zwar in FDM 3D Drucker mit Heatbed und ohne Heatbed. Wenn man nur mit dem FIlament PLA oder mit PLA basierten Filamenten drucken möchte braucht man kein Heatbed. Aber wenn man zum Beispiel mit PETG oder PC drucken möchte braucht man unbedingt ein Heatbed um erstens die Haftung auf dem Druckbett zu gewährleisten und zweitens um dem Warp-Effekt vorzubeugen. Beim Warping kann sich das 3D-Druck Objekt an den Kanten aufwölben oder im schlimmsten Fall sogar teils / ganz von der Druckplatte lösen.

Filament:

Die Standard Filament Größe für zuhause sind 1,75 mm im Durchmesser aber es gibt auch manche FDM 3D Drucker die einen Filamentdurchmesser von 2,85 mm brauchen. 

Z-Achse:

Jetzt kommen wir auch zu einem großen Unterschied bei FDM 3D Druckern, und zwar die Z-Achse bei manchen Modellen wird über die Z-Achse die X-Achse hoch und runter bewegt. Wie zum Beispiel beim Prusa MK3S. Es gibt aber auch andere Modelle wie den Ultimaker S3 wo sich wenn sich die Z-Achse bewegt das Heatbed hoch und runter geht.

Sonderfall:

Der Creality CR-30 ist kein ganz normaler FDM 3D Drucker denn seine Arbeitsfläche ist ein “Fließband”