[Verfahren] Schmelzschichtung

Der 3D-Druck zeichnet sich durch eine unbeschreibliche Vielfalt aus – nicht nur bei den daraus resultierenden Möglichkeiten, sondern auch bei den Herstellungsverfahren der Objekte. Ein besonders schnelles, günstiges und verbreitetes Verfahren ist das Fused Deposition Modelling (FDM), das zu den additiven Fertigungstechniken gehört. Wie die deutsche Bezeichnung Schmelzschichtung bereits vermuten lässt, läuft hier nichts ohne Temperatur. Ein aufgerolltes, thermoplastisches Filament, meist ABS oder PLA, wird abgespult, geschmolzen und mittels einer Düse aufgetragen. Der Auftrag des geschmolzenen Filaments erfolgt Schicht für Schicht durch horizontale und vertikale Bewegungsabläufe, wodurch ein dreidimensionales Objekt entsteht.

Da das geschmolzene und verarbeitete Filament nach dem Auftragen natürlich noch eine gewisse Zeit zum Abkühlen und Aushärten benötigt, besteht die Gefahr, dass die Objekte in sich zusammenfallen oder sich Überhänge einfach verformen. Um das zu verhindern, stützt man das Objekt beim Druck mit sogenannten Stützstrukturen ab. Die Geräte der etwas günstigeren Klasse besitzen lediglich einen Druckkopf und drucken das Objekt sowie die Stützstrukturen dem selben Material. Die Strukturen müssen dann abgebrochen, abgeschliffen oder abgeknipst werden. Geräte der gehobenen Preisklasse besitzen hingegen zwei Druckköpfe. Ein Druckkopf verarbeitet das Filament, aus dem das Objekt besteht, während der andere Druckkopf das Stützmaterial verarbeitet. Dies lässt sich dann entweder durch Wasser oder ein basisches Bad auswaschen.

Die fertigen Objekte sind nicht unbedingt hitzebeständig, darüber hinaus zeichnen sie sich jedoch durch eine hohe Belastbarkeit aus. Doch das Aussehen der Oberfläche kann manchmal als störend empfunden werden, denn obwohl die einzelnen Schichten sehr fein sind, entsteht trotzdem häufig eine deutlich sichtbare Maserung.

Wie bereits aufgefallen sein dürfte, erinnert das Fused Deposition Modelling ein wenig an den Umgang mit einer Heißklebepistole. Das ist kein Zufall, denn als Stratasys-Mitbegründer Scott Crump das Verfahren vor über 20 Jahren entwickelte, hatte er exakt dieses Prinzip vor Augen. Mittlerweile wurde dieses Verfahren mehrfach adaptiert und ist auch unter der Bezeichnung Fused Filament Fabrication (FFF)  bekannt.

Heute lassen sich übrigens auch andere Stoffe wie Modellierwachs oder Schokolade verarbeiten. Doch es ist noch weitaus mehr möglich. Stoffe wie Holz, Keramik oder Metall können in Pulverform zum Beispiel durch einen thermoplastischen Verbundstoff verarbeitet werden, wodurch die Gestaltung der Objekte immer vielfältiger wird.