5 Perguntas-Chave para Guiar a Seleção de Materiais para Produtos Modernos

Com a vasta seleção de materiais disponível hoje, existem vários desafios na seleção dos melhores materiais para produtos modernos. Dadas as melhorias na tecnologia e know-how técnico geral, há mais possibilidades do que nunca para quais produtos podem ser criados e que tipos de materiais podem ser usados.

Selecionar os melhores materiais a usar é um passo crucial na criação de produtos modernos. No passado, os desafios estavam mais centrados na obtenção de materiais — especialmente os acessíveis — e limitações técnicas de um ponto de vista de design.

No entanto, construtores, empreiteiros e designers modernos são encarregados de encontrar os melhores materiais num mercado incrivelmente competitivo. Selecionar os materiais errados pode resultar em perdas irrecuperáveis em tantos níveis.

Aqui estão cinco perguntas que designers de produto e construtores devem fazer ao procurar soluções de materiais promissoras — e competitivas.

1. O material é leve mas forte?

A resistência é uma característica valiosa em muitos produtos. Há muito poucas situações onde se quereria algo projetado para ser fraco de propósito. No entanto, a resistência tradicionalmente vinha com peso adicionado, pois materiais mais fortes geralmente requeriam mais massa.

No mundo de hoje, isto já não é a norma. Materiais como alumínio, titânio e ligas de magnésio têm todas altas relações resistência-peso, o que os torna os materiais certos para comboios de alta velocidade, veículos de consumo, aeronaves, e naves espaciais.

O alumínio tem uma resistência à tração de 90 MPa com uma densidade de apenas 2,7 g/cm³ a 20 °C. Estas propriedades, em combinação com a sua abundância e baixo custo, tornam-no um dos melhores materiais para uma vasta gama de aplicações, incluindo peças de aeronaves, dissipadores de calor, caixilhos de janelas, e construção.

O futuro sem dúvida verá mais usos destes metais, bem como combinações de ligas novas e melhoradas.

Recentemente, uma equipa internacional de investigadores da Universidade Estadual da Carolina do Norte nos Estados Unidos e da Universidade do Qatar criou um novo material. Combinaram lítio, magnésio, titânio, alumínio e escândio para fazer uma liga nanocristalina que tem uma relação resistência-peso mais alta que qualquer outro material conhecido no planeta. Se esta liga se tornar prontamente disponível a um preço competitivo, poderia ser a base para uma nova geração de produtos usados para viagens terrestres, marítimas, e espaciais, bem como muitas outras aplicações úteis.

2. O material é ecologicamente aceitável?

Na era das alterações climáticas e degradação ambiental elevada, usar materiais que são aceitáveis de uma perspetiva ecológica e sustentável estão a tornar-se cada vez mais importantes. Felizmente, existem vários materiais "ecológicos" ou "verdes", todos os quais abrigam traços favoráveis.

Materiais como grafeno, alumínio, e vidro borossilicato são todos ecologicamente desejáveis devido à sua reciclabilidade e baixo impacto no ambiente ao longo da sua vida útil de produto. Estes e outros materiais "verdes" provavelmente se tornarão ainda mais comuns se o mundo mudar para uma economia circular, como muitos governos indicaram a sua intenção de prosseguir.

Esta mudança para materiais mais sustentáveis e produtos resultantes representa um novo desafio na seleção de materiais para produtos modernos, mas é um desafio considerável e fundamental que se tornará cada vez mais importante daqui para a frente.

3. O material terá desempenho sem comprometer o estilo?

Produtos feitos de materiais que são leves, fortes e fiáveis são por vezes apenas valiosos se se encaixarem nas tendências de estilo modernas. Isto geralmente não é o caso para aplicações industriais, pois armazéns e centrais elétricas têm pouca necessidade de construção e máquinas esteticamente agradáveis.

No entanto, qualquer coisa fabricada para consumidores provavelmente precisará de passar no teste visual tanto quanto nos testes de tração e dureza. Eletrodomésticos, veículos, eletrónica, e outros produtos provavelmente não venderão se não forem feitos com materiais visualmente atraentes.

4. O material é extraído ou obtido através de origem ética?

Isto é algo que se tornou de maior preocupação para consumidores nos últimos anos. Com acesso aumentado a produtos de todo o mundo e maior disponibilidade de informação de origem, houve um aumento na procura por componentes de produtos de origem ética.

Seja através de mineração melhorada de matérias-primas ou abastecimento de comércio justo, os consumidores estão mais conscientes das origens dos seus produtos e dos materiais que os compõem.

Designers e fabricantes agora mais do que nunca precisam de garantir que estão a obter os seus materiais de parcerias de comércio justo e mineração de menor impacto ambiental para garantir uma origem mais ética para os seus produtos. Semelhante à procura aumentada por materiais ecologicamente corretos, a origem eticamente correta é menos um traço direto para qualquer material individual e mais um quadro geral para selecionar quais materiais são melhores para usar. No entanto, este é um dos maiores desafios na seleção de materiais para produtos modernos.

5. O material é competitivo em custo?

Isto é algo que importa tanto para o produtor como para o consumidor. Materiais leves, fortes, sustentáveis e esteticamente agradáveis não são viáveis a menos que sejam acessíveis. Dado que materiais são geralmente vendidos por volume, medidos em quilogramas, o custo associado impactará materiais mais pesados como ferro e aço mais do que grafeno ou plásticos leves.

Felizmente, materiais leves mas fortes como o alumínio, são abundantes e relativamente baratos a pouco mais de $0,50 USD/€0,40 por quilograma. Por outro lado, materiais altamente especializados ou recém-criados com relações resistência-peso semelhantes ou melhores, como a liga nanocristalina mencionada acima, podem ser proibitivamente caros. Em muitos casos, avaliar o custo dos materiais disponíveis é o fator decisivo, todos os outros aspetos sendo relativamente iguais.

Como encontrar o equilíbrio certo

Como com muitos outros aspetos de construção ou fabrico, precisa de haver um meio termo ou um ponto ideal onde todas as coisas se alinham para criar o material ideal para cada produto pretendido. Alguns materiais que são bastante adequados para certos projetos podem ser considerados inadequados para outros, seja através de requisitos diferentes ou níveis diferentes de impacto ecológico admissível.

Por exemplo, compósito de resina de fibra de vidro pode ser uma opção perfeita para construção de barcos porque é forte e capaz de cobrir pequenas fissuras e imperfeições no casco. No entanto, o mesmo material funcionaria muito pior se usado num vagão ferroviário pois existem opções mais adequadas disponíveis.

Com as cinco perguntas orientadoras acima, pode construir um quadro inicial para identificar quais materiais são mais adequados para os seus produtos e projetos particulares.