Mechanical, Viscoelastic and Compositional Characterization of Metallic Filaments and 3D Prints Based on 316L Stainless Steel

• Autores: Patricio Riofrío, Edwin Ocaña, Tania Crisanto Perrazo, Gustavo Tapia, Francisco Cárdenas
• Localización: Revista Politécnica, ISSN-e 2477-8990, Vol. 58, Nº. 1, 2026 (Ejemplar dedicado a: Revista Politécnica), págs. 45-56
• Idioma: inglés
• DOI: 10.33333/rp.vol58n1.04
• Títulos paralelos:
  • Caracterización Mecánica, Viscoelástica y Composicional de Filamento Metálico e Impresiones 3D Basadas en Acero Inoxidable 316L
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• Resumen
  • español

    Aplicaciones médicas están siendo fabricadas mediante  desagregado y sinterizado de piezas que fueron previamente obtenidas por impresión 3D con filamentos  metálicos de matriz polimérica. Como paso previo a la fabricación de aplicaciones médicas, este trabajo  caracteriza el filamento comercial Ultrafuse 316L y sus  impresiones3D en verde. A modo de comparación, también se caracterizan un filamento comercial de ácido poliláctico y sus impresiones 3D. La resistencia a la tracción, el módulo de almacenamiento, el módulo de pérdida, la temperatura de transición vítrea, el factor tan (delta) y la composición del filamento Ultrafuse 316L, se determinan mediante ensayos mecánicos, análisis mecánico-dinámico,  micrografía óptica, microscopía electrónica de barrido, espectroscopia de rayos X por energía dispersiva y análisis de imágenes. Los resultados muestran que las partículas metálicas no refuerzan la matriz polimérica. A diferencia del filamento poliláctico, el filamento metálico indica un cambio gradual en su módulo de almacenamiento y que no presenta una temperatura de transición vítrea marcada dentro del rango de temperatura examinado. El análisis de composición revela partículas metálicas esféricas en el rango de 2 a 30 um con la composición química del acero inoxidable 316L.

  • English

    Medical applications are being manufactured by debinding and sintering of parts that were previously obtained by 3D printing with polymer matrix metal filaments. As a preliminary step to the manufacture of medical applications, this work characterizes the commercial filament Ultrafuse 316L and green 3D prints. For  comparison, a commercial polylactic acid filament and its  prints are also characterized. The tensile strength, storage modulus, loss modulus, glass transition temperature, tan (delta) factor, and composition of the Ultrafuse 316L filament are determined using mechanical testing, mechanical-dynamic analysis, optical microscopy, scanning electron microscopy, energy-dispersive X-ray spectroscopyand image analysis. The results show that the metallic  particles do not reinforce the polymer matrix, that the  metallic filament, unlike the PLA polymer filament, exhibits  a gradual change in its storage modulus, and that it does  not have a marked glass transition temperature within the examined temperature range. Compositional analysis reveals spherical metallic particles in the range of 2 to 30 um, verifying the chemical composition of 316L stainless steel.