Beim FFF-Druckverfahren wird das Werkstück in einem additiven Verfahren Schicht um Schicht aufgebaut.

Fast alle Drucker der unteren Preisklasse, die zurzeit angeboten werden, arbeiten mit dem Schmelzschichtungsverfahren, welches oft auch mit der Abkürzung FFF (für Fused Filmend Fabrication) bezeichnet wird. Im Prinzip ist ein FFF-Drucker nicht viel mehr als eine computergesteuerte Heißklebepistole, die Kunststoff, meist ABS oder PLA schmilzt, welcher dann kontrolliert aus einer beheizten Düse gedrückt wird, was auch Extrusion genannt wird. Die Düse muss nur hinreichend exakt geführt und ihre Bewegungen im dreidimensionalen Raum über eine elektronische Motorsteuerung kontrolliert werden, um einen 3D-Druck zu ermöglichen. Der Druck selbst ist technisch gesehen ein trivialer, leicht beherrschbarer Vorgang:

Schicht um Schicht wird die geschmolzene Masse als Strang mit definiertem Durchmesser (von z. B. 0,4 mm) auf einem Druckbett aufeinander gesetzt. Der Kunststoff härtet jeweils kurz nach Verlassen der Düse durch Erkalten wieder aus und behält auf diese Weise die gewünschte Form bei. Beim Aufbringen der jeweils nächsten Schicht schmilzt der aus der Düse extrudierte Kunststoff dank seiner hohen Temperatur das Material der Schicht direkt darunter wieder leicht an. So können sich die Schichten, ähnlich wie beim Schweißen, kraftschlüssig miteinander verbinden, wenn sie erkalten.

Die Summe der einzelnen Schichten ergibt das dreidimensionale Werkstück. Damit die gewünschte Form entsteht, muss sich die Düse auf einem exakt definierten Weg relativ zum entstehenden Werkstück bewegen. Es gibt beim 3D-Druck verschiedene Techniken, diese Relativbewegung zu realisieren. Ebenso wie die Bewegung des Druckbettes bei starr montiertem Druckkopf (Düse) funktioniert, könnte das Druckbett unbeweglich montiert sein, wenn der Druckkopf sich frei im Raum bewegen lässt. Auch Konstruktionen mit beweglichem Druckkopf und beweglichem Druckbett, deren Freiheitsgrade sich ergänzen, sind gebräuchlich.