Avaliação da resistência mecânica das peças fabricadas em aço inox 316L por filamento fundido

Abstract

Este trabalho tem como objetivo avaliar a resistência mecânica e o comportamento dimensional de peças fabricadas por manufatura aditiva, utilizando o processo Metal Fused Filament Fabrication (MFFF) com o filamento Ultrafuse® 316L. A proposta de pesquisa busca compreender o desempenho qualitativo das peças obtidas, bem como explorar as principais etapas do processo de fabricação por MFFF: impressão, debinding e sinterização. Para isso, foram produzidas 48 amostras cilíndricas, com variação nos parâmetros de impressão, como porcentagem de preenchimento, número de perímetros e altura de camada. As peças avaliadas foram fabricadas por meio do sistema integrado de máquinas Raise3D MetalFuse e, posteriormente, submetidas às etapas de debinding com ácido oxálico e sinterização em atmosfera inerte. Após o processamento térmico, foram realizados ensaios de dureza Vickers e compressão mecânica, além de cálculos de densidade e inspeções estruturais com estereoscópio e tomografia computadorizada. Com base nos dados obtidos, observou-se que os parâmetros de impressão influenciam significativamente a contração volumétrica, a densidade e o desempenho mecânico final das peças. Verificou-se, ainda, que amostras com maior densidade de preenchimento apresentaram superior resistência à compressão e melhor integridade dimensional. O estudo evidencia a viabilidade do processo MFFF para aplicações funcionais, contribuindo com dados experimentais relevantes e estratégias de otimização para a consolidação e o avanço dessa tecnologia.

This work aims to evaluate the mechanical strength and dimensional behavior of parts manufactured through additive manufacturing using the Metal Fused Filament Fabrication (MFFF) process with Ultrafuse® 316L filament. The research seeks to understand the qualitative performance of the fabricated parts, as well as to explore the main stages of the MFFF manufacturing process: printing, debinding, and sintering. For this purpose, 48 cylindrical samples were produced with variations in printing parameters such as infill percentage, number of perimeters, and layer height. The evaluated parts were manufactured using the integrated Raise3D MetalFuse system and subsequently subjected to debinding with oxalic acid and sintering in an inert atmosphere. After thermal processing, Vickers hardness and mechanical compression tests were performed, along with density calculations and structural inspections using a stereoscope and computed tomography. Based on the obtained data, it was observed that printing parameters significantly influence volumetric shrinkage, density, and the final mechanical performance of the parts. Furthermore, it was found that samples with higher infill density exhibited greater compression strength and better dimensional integrity. The study demonstrates the viability of the MFFF process for functional applications, contributing relevant experimental data and optimization strategies for the consolidation and advancement of this technology.