La técnica de modelado por deposición fundida (FDM) implica la deposición de una capa fundida de material de acuerdo con la geometría diseñada en el software. Varios parámetros afectan la calidad de las piezas producidas por FDM. Este documento investiga el efecto de los parámetros del proceso de impresión FDM en la resistencia a la tracción, resistencia al impacto y resistencia flexural. Los efectos de parámetros del proceso como la velocidad de impresión, el grosor de capa, la temperatura de extrusión y el porcentaje de relleno son estudiados. El ácido poliláctico (PLA) se utilizó como material de filamento para imprimir especímenes de prueba. El diseño experimental se realiza según la metodología de superficie de respuesta (RSM) y se recopilan las respuestas. Se preparan especímenes para probar estos parámetros según las normas ASTM. Se desarrolla un modelo matemático para cada una de las respuestas basado en el método de regresión no lineal. El enfoque de deseabilidad, la regresión no lineal, así como los valores experimentales están en estrecho acuerdo entre sí. El enfoque de deseabilidad predijo la resistencia a la tracción, resistencia al impacto y resistencia flexural con un error porcentual menor de 3.109, 6.532 y 3.712, respectivamente. El enfoque de regresión no lineal predijo la resistencia a la tracción, resistencia al impacto y resistencia flexural con un error porcentual menor de 2.977, 6.532 y 3.474, respectivamente. El concepto de deseabilidad y el enfoque de regresión no lineal resultaron en la mejor propiedad mecánica de la pieza impresa por FDM.