Avaliação dimensional de peças produzidas com impressão 3D utilizando o método MFFF

Abstract

Este trabalho teve como objetivo avaliar o comportamento dimensional de peças metálicas fabricadas por Manufatura Aditiva por Filamento Fundido com Metal (Metal Fused Filament Fabrication – MFFF), utilizando o filamento Ultrafuse 316L da BASF. A pesquisa explora as três principais etapas envolvidas no processo, impressão, debinding e sinterização, buscando compreender de que forma cada uma delas influencia as alterações dimensionais nas peças ao longo do processo. Para isso, foram definidos três parâmetros que seriam avaliados e alterados: a altura de camada, porcentagem de preenchimento e número de perímetros, organizados em um planejamento fatorial completo 23, resultando em 24 amostras. As peças foram produzidas no sistema Raise3D MetalFuse e medidas com uma máquina de medição por coordenadas (CMM) antes e depois das etapas térmicas. Com os dados obtidos, foram calculadas as taxas de retração e as variações geométricas, além de serem realizadas análises estatísticas para investigar o impacto dos parâmetros definidos sobre a estabilidade dimensional. A caracterização também contou com a pesagem das amostras e ensaios de dureza. De modo geral, observou-se que as maiores variações ocorreram ao longo do eixo Z, especialmente em regiões com ressaltos e furos, enquanto áreas planas em contato com a base apresentaram menor distorção. Configurações com maior densidade de preenchimento e menor altura de camada demonstraram melhor desempenho dimensional. A análise das medições permitiu identificar tendências relevantes e sugerir compensações geométricas que podem ser incorporadas em futuras etapas de projeto. Com isso, o trabalho contribui com dados experimentais que fortalecem o controle dimensional no MFFF, reforçando seu potencial para aplicações industriais que exigem maior precisão geométrica.

This study aims to evaluate the dimensional behavior of metallic parts manufactured through Metal Fused Filament Fabrication (MFFF) using Ultrafuse 316L filament. The research investigates the three main stages of the process, printing, debinding, and sin- tering, in order to understand how each contributes to dimensional changes throughout production. Three slicing parameters were defined: layer height, infill percentage, and number of perimeters, organized into a full factorial design 23, resulting in 24 samples. The parts were printed using the Raise3D MetalFuse system and measured with a coordinate measuring machine (CMM) before and after thermal processing. Based on the collected data, shrinkage rates and geometric deviations were calculated, and sta- tistical analyses were conducted to assess the influence of the process parameters on dimensional stability. The study also included sample weighing and hardness testing to support material characterization. Overall, the most significant variations were observed along the Z-axis, particularly in areas with protrusions and holes, whereas flat surfaces in contact with the build platform showed greater dimensional stability. Configurations with higher infill and lower layer height tended to perform better in terms of dimensional consistency. The measurements revealed key trends and enabled the proposition of geometric compensations for future design strategies. Therefore, this work provides experimental data that contributes to the advancement of dimensional control in MFFF, reinforcing its potential for industrial applications requiring geometric precision.