Fused

Deposition

Modeling (FDM)

Ein wesentlicher Vorteil des FDM-Verfahrens ist seine Kosteneffizienz. Im Vergleich zu anderen additiven Fertigungstechnologien sind sowohl die Anschaffungskosten für Drucker als auch die Materialkosten relativ gering. Dies macht FDM besonders attraktiv für Unternehmen, die schnelle und wirtschaftliche Prototypen benötigen, aber auch für Kleinserienproduktionen, bei denen Spritzgussformen unwirtschaftlich wären.

Ein weiterer Pluspunkt ist die einfache Handhabung. Moderne FDM-Drucker verfügen über automatisierte Kalibrierungssysteme und intuitive Bedienoberflächen, sodass der Einstieg in die Technologie vergleichsweise unkompliziert ist. Darüber hinaus ermöglicht die offene Materialplattform vieler Systeme die Verwendung verschiedenster Filamente – von Standardkunststoffen wie PLA und ABS bis hin zu Spezialmaterialien mit verbesserten mechanischen oder thermischen Eigenschaften.

Die mit FDM hergestellten Bauteile können zudem mechanisch belastbar und robust sein. Gerade bei dickwandigen oder soliden Strukturen bieten Materialien wie ABS, PETG oder Nylon eine hohe Stabilität. In industriellen Anwendungen kommen zunehmend Hochleistungspolymere wie PEEK oder ULTEM zum Einsatz, die für hohe Temperaturen, chemische Belastungen oder mechanischen Verschleiß geeignet sind.

Ein weiterer Vorteil ist die Skalierbarkeit der Technologie. FDM-Drucker gibt es in verschiedensten Größen – von kleinen Desktop-Geräten für Prototypen bis hin zu großformatigen Maschinen für den Druck von funktionalen Bauteilen. Die Druckparameter lassen sich individuell anpassen, um spezifische Anforderungen an Maßhaltigkeit, Festigkeit und Oberflächenbeschaffenheit zu erfüllen.

Trotz seiner vielen Vorteile hat das FDM-Verfahren einige technische Einschränkungen, die je nach Anwendung berücksichtigt werden müssen.

Eine der größten Herausforderungen ist die begrenzte Detailauflösung. Im Vergleich zu Verfahren wie SLA (Stereolithografie) oder SLS (Selektives Lasersintern) bietet FDM eine geringere Präzision, da die Bauteile schichtweise aus geschmolzenem Material aufgebaut werden. Dies führt zu sichtbaren Schichtlinien auf der Oberfläche, die oft nachbearbeitet werden müssen, um eine glattere Optik oder eine höhere Maßgenauigkeit zu erreichen.

Ein weiterer Nachteil ist die anisotrope Materialeigenschaft der Bauteile. Da der Druck in Schichten erfolgt, ist die Verbindung zwischen diesen schwächer als innerhalb einer Schicht. Die Belastbarkeit eines FDM-Bauteils hängt daher stark von der Druckorientierung ab. In der Regel sind die mechanischen Eigenschaften entlang der Druckebene stabiler als senkrecht dazu, was insbesondere bei hochbelasteten Konstruktionen berücksichtigt werden muss.

Zudem erfordert das FDM-Verfahren oft Stützstrukturen, wenn Überhänge oder komplexe Geometrien gedruckt werden. Diese Stützmaterialien müssen nach dem Druck entfernt werden, was den Arbeitsaufwand erhöht und zusätzliche Materialkosten verursacht. Insbesondere bei filigranen Bauteilen kann dies problematisch sein, da sich das Entfernen der Stützstrukturen auf die Maßhaltigkeit und Oberflächenqualität auswirken kann.

Ein weiterer limitierender Faktor ist die Materialauswahl für Hochleistungsanwendungen. Während Standardfilamente wie PLA und ABS weit verbreitet sind, erfordern technische Hochleistungskunststoffe wie PEEK oder ULTEM spezielle Drucker mit höheren Verarbeitungstemperaturen und optimierter Prozesskontrolle.

FDM ermöglicht die schnelle und wirtschaftliche Herstellung von funktionalen Prototypen. In der Produktentwicklung lassen sich Bauteile innerhalb weniger Stunden fertigen, testen und anpassen – ohne hohe Werkzeugkosten.

Auch für Kleinserien ist FDM ideal, insbesondere für maßgeschneiderte Gehäuse, Ersatzteile oder Spezialkomponenten. Unternehmen können so flexibel auf Kundenanforderungen reagieren, ohne in teure Fertigungswerkzeuge investieren zu müssen.

Neben Endprodukten werden mit FDM auch Werkzeuge, Spannvorrichtungen und Prüflehren hergestellt. Besonders bei Einzelstücken oder kleinen Serien bietet das Verfahren eine kostengünstige und schnelle Alternative zur traditionellen CNC-Fertigung.

Durch den Einsatz von Hochleistungspolymeren wie PEEK oder ULTEM können leichte, stabile Bauteile gefertigt werden, die hohen Temperaturen und Belastungen standhalten.

Zudem ermöglicht FDM die On-Demand-Produktion von Ersatzteilen, wodurch Lagerkosten reduziert werden.

FDM wird zur Herstellung von patientenspezifischen Prothesen, Orthesen und anatomischen Modellen eingesetzt.

Diese erleichtern die individuelle Versorgung und verbessern die OP-Planung.