O ácido polilático (PLA) é um polímero orgânico, biocompatível e imunologicamente inerte, comumente utilizado na impressão 3D para produção de modelos conceituais. Devido à sua baixa resistência mecânica, o seu emprego na produção de modelos funcionais é limitado. Essa limitação é contornada por meio da incorporação de grafeno junto ao filamento de PLA. A literatura ainda é carente no que tange o efeito de tal adição sobre as propriedades químicas do PLA e, também, a influência do ciclo térmico imposto pelo processo de deposição. Neste sentido, este trabalho tem como objetivo realizar a caracterização química do PLA com e sem adição de grafeno, antes e após a sua deposição pelo processo de Modelagem por Fusão e Deposição (FDM). Para tanto, o material foi caracterizado empregando as técnicas de espectroscopia Raman e espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Os resultados da caracterização química confirmam a presença de grafeno no material aditivado. Ambas as caracterizações evidenciam que o ciclo térmico imposto pelo processo FDM não modifica as características químicas do PLA com e sem adição de grafeno.