Análise da influência de parâmetros de impressão 3D (FDM) e fatores ambientais na precisão dimensional e qualidade superficial de peças em PLA, ABS e PETG

Abstract

A popularização da tecnologia de impressão 3D por Modelagem por Deposição Fundida (FDM) democratizou o acesso à manufatura, mas a obtenção de peças com qualidade e repetibilidade consistentes permanece um desafio significativo, especialmente em ambientes não industriais. Este estudo investiga de forma integrada a influência de parâmetros de processo (temperatura do extrusor, velocidade de impressão, altura da camada, diâmetro do bico) e de fatores ambientais (umidade do filamento) na qualidade final de peças impressas com os três polímeros mais comuns: PLA, ABS e PETG. A metodologia envolveu uma análise comparativa simulada, baseada em uma extensa revisão da literatura, e experimentos com corpos de prova desenvolvidos pelo autor, para avaliar o impacto desses fatores na qualidade superficial e precisão dimensional. Os resultados demonstram que a umidade do filamento é um fator degradante crítico e não compensável por ajustes de software, causando defeitos severos como porosidade e delaminação. Identificou-se um problema fundamental entre tempo de processo e qualidade superficial, indicando que a otimização de parâmetros deve ser guiada por um objetivo primário. Notavelmente, o uso de bicos com diâmetro maior (0.6 mm) podem acelerar a impressão, O estudo conclui com a proposição de uma matriz de boas práticas para a seleção de parâmetros com base no objetivo desejado e reforça a gestão adequada do filamento como um pré-requisito indispensável para o sucesso da impressão 3D.

The popularization of Fused Deposition Modeling (FDM) 3D printing technology has democratized access to manufacturing, yet achieving parts with consistent quality and repeatability remains a significant challenge, especially in non-industrial environments. This study provides an integrated investigation into the influence of process parameters (extruder temperature, printing speed, layer height, nozzle diameter) and environmental factors (filament moisture) on the final quality of parts printed with the three most common polymers: PLA, ABS, and PETG. The methodology involved a simulated comparative analysis, based on an extensive literature review, and practical experiments with a standard part developed by the author, to assess the impact of these factors on surface quality, dimensional accuracy, and structural integrity. The results demonstrate that filament moisture is a critical and non-compensable degrading factor, causing severe defects such as porosity and delamination. A fundamental problem was identified between speed, surface quality, and mechanical strength, indicating that parameter optimization must be guided by a primary objective. Notably, the use of larger diameter nozzles (0.6 mm) not only accelerates printing but also increases part strength due to improved interlayer fusion. The study concludes by proposing a best practices matrix for parameter selection based on the desired objective and reinforces proper filament management as an indispensable prerequisite for successful 3D printing