Estudo e análise de impressão 3D com filamento Ultrafuse 316L

Abstract

O objetivo do estudo é a verificação da viabilidade no uso do filamento Ultrafuse 316L, na fabricação de peças sinterizadas, com a intenção de substituir o processo convencional de fabricação na metalurgia do pó. Nessa análise, são investigadas as características das peças produzidas através do filamento Ultrafuse 316L, como sua microestrutura, resistência à compressão, microdureza, densidade e porosidade. Além disso, foram verificados os parâmetros ideais de impressão, como temperatura de fusão, velocidade de impressão e configurações de camadas, para obter resultados de alta qualidade. As peças produzidas com o filamento Ultrafuse 316L, produzido pela empresa BASF, foram fabricadas através da impressora 3D, modelo SigmaX R19, da fabricante BCN3D. As peças comparativas foram confeccionadas por metalurgia do pó, utilizando os métodos convencionais de fabricação. A finalidade é otimizar a aplicação do filamento Ultrafuse 316L na impressão 3D, considerando a qualidade dos objetos impressos, a eficiência do processo e a viabilidade em diferentes aplicações industriais e de prototipagem. A amostra FDM3, fabricada com o filamento Ultrafuse 316L, apresentou desempenho em sua tensão de escoamento, sendo inferior às amostras MPL1, MPM1, MPM2, mas superior às amostras MPL2. Apesar disso, apresentou boa resistência à compressão. A dureza na amostra FDM3 foi inferior às peças sinterizadas MPM1, MPM2 e MPL1, porém superior à da amostra MPL2. A análise metalográfica da amostra FDM3 revelou uma microestrutura predominantemente austenítica, com poros dispersos na matriz e nas bandas. A porosidade da amostra FDM3 foi relativamente inferior em comparação às peças produzidas por outros métodos, e sua densidade se destacou como a mais alta entre as avaliadas, evidenciando um processo de sinterização eficiente. O filamento Ultrafuse 316L, verificado através dos ensaios propostos, também pode ser empregado na fabricação de peças sinterizadas, em comparação com o processo convencional de sinterização.

The objective of this study is to verify the feasibility of using Ultrafuse 316L filament in the manufacture of sintered parts, with the intention of replacing the conventional powder metallurgy manufacturing process. This analysis investigates the characteristics of the parts produced using Ultrafuse 316L filament, such as their microstructure, compressive strength, microhardness, density, and porosity. In addition, the ideal printing parameters, such as melting temperature, printing speed, and layer configurations, were verified to obtain high-quality results. The parts produced with Ultrafuse 316L filament, manufactured by BASF, were manufactured using a SigmaX R19 3D printer from BCN3D. The comparative parts were manufactured by powder metallurgy using conventional manufacturing methods. The purpose is to optimize the application of Ultrafuse 316L filament in 3D printing, considering the quality of the printed objects, the efficiency of the process, and the feasibility in different industrial and prototyping applications. The FDM3 sample, manufactured with the Ultrafuse 316L filament, presented a performance in its yield stress, being inferior to the samples MPL1, MPM1, MPM2, but superior to the MPL2 samples. Despite this, it presented good compressive strength. The hardness of the FDM3 sample was inferior to the sintered parts MPM1, MPM2 and MPL1, but superior to that of the MPL2 sample. The metallographic analysis of the FDM3 sample revealed a predominantly austenitic microstructure, with pores dispersed in the matrix and in the bands. The porosity of the FDM3 sample was relatively inferior in comparison to the parts produced by other methods, and its density stood out as the highest among those evaluated, evidencing an efficient sintering process. The Ultrafuse 316L filament, verified through the proposed tests, can also be used in the manufacture of sintered parts, in comparison with the conventional sintering process.