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FLM: Fused Layer Modeling FDM: Fused Deposition Modeling

Das Fused Layer Modelling (FLM) / Fused Desosition Modeling ( geschützte Marken der Firma Stratasys) ist ein additives Verfahren, bei dem ein zugeführter Kunststoffdraht (Filament) in einem Düsenkopf aufgeschmolzen wird. Mit dem austretenden dünnen Schmelzestrang werden dann Kontur und Füllung der gewünschten Geometrie schichtweise aufgebaut. Durch die Verwendung eines entfernbaren Stützmaterials im Bereich von Überhängen sind dabei auch komplexe Geometrien mit Hohlräumen, inneren Strukturen und großen Wanddickensprüngen möglich.

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Abbildung 1: Druck mit Stützmaterial

Entwickelt wurde die Methode im Jahr 1989 von dem amerikanischen Hersteller Stratasys®, dem es in den letzten 25 Jahren gelungen ist, dank der vergleichsweise günstigen Anlagentechnik und der einfachen Handhabung die Marktführerschaft bezüglich der Anzahl verkaufter Anlagen zu erreichen.

Parallel dazu hat sich auf Basis des Open Source-Projektes RepRap (Replicating Rapid Prototyper; initiiert durch Adrian Bowyer, University of Bath) eine rege Gemeinschaft von „Makern“ gebildet, die das 3D-Drucken als Möglichkeit sieht, Dinge des alltäglichen Lebens (Ersatzteile, Kunstobjekte, Modellbau etc.) zukünftig selbst herstellen zu können. Seit dem Auslaufen der Grundpatente im Jahr 2009 sind so mehrere hundert Druckervarianten entstanden, die vom einfachen Bausatz für 500-1000 €, über Fertiggeräte für den Hobbybereich in der Preisregion von 1000-3000 €, bis hin zu Druckern für den Dauereinsatz im (semi-) professionellen Bereich ab 3000 € reichen. Wegen der Markenrechte Stratasys® an der Bezeichnung FDM wird das Verfahren dort meist als FFF (Fused Filament Fabrication) / FLM (Fused Layer Modeling) bezeichnet.

Prinzip FLM

Abbildung 2: Schematischer Aufbau beim FLM-Verfahren

Nachteile FDM:

  • Deutliche Anisotropie der mechanischen Eigenschaftswerte in Schichtenrichtung und quer dazu
  • Begrenzte Detailauflösung durch den fließbedingt notwendigen Mindestquerschnitt des abgelegten Schmelzestrangs
  • Relativ langsam bei hochaufgelösten (geringe Schichtdicke für weniger sichtbare Stufen an der Oberfläche) oder sehr kompakten (großes gefülltes Volumen bei geringen Außenabmessungen) Teilen

Vorteile FDM:

  • Sehr breites Materialspektrum möglich
  • Mehrkomponententeile möglich
  • Einfache Erzeugung teilgefüllter Innenstrukturen für den Leichtbau
  • Preisgünstige Anlagentechnik
     

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Abbildung 3: Schichtdicke links 254 µm, rechts 100 µm

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    Abbildung 4: Beispiele verschiedener Füllgrade und -muster