5 perguntas a serem feitas ao selecionar materiais para produtos modernos

Com a vasta seleção de materiais disponíveis hoje, existem vários desafios na seleção dos melhores materiais para produtos modernos. Dadas as melhorias na tecnologia e no conhecimento técnico geral, há mais possibilidades do que nunca para quais produtos podem ser criados e quais tipos de materiais podem ser usados.

Selecionar os melhores materiais a serem usados ​​é um passo crucial na criação de produtos modernos. No passado, os desafios centravam-se mais na aquisição de materiais – especialmente os acessíveis – e nas limitações técnicas do ponto de vista do design.

No entanto, construtores, empreiteiros e designers modernos têm a tarefa de encontrar os melhores materiais em um mercado incrivelmente competitivo. Selecionar os materiais errados pode resultar em perdas irrecuperáveis ​​em muitos níveis.

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

1. O material é leve, mas forte?

A força é uma característica valiosa em muitos produtos. Existem muito poucas situações em que você gostaria de algo projetado para ser fraco de propósito. No entanto, a força tradicionalmente vem com peso adicional, pois materiais mais fortes geralmente exigem mais massa.

No mundo de hoje, isso não é mais a norma. Materiais como alumínio, titânio e ligas de magnésio têm altas relações resistência-peso, o que os torna os materiais certos para trens 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. Essas propriedades, em combinação com sua abundância e baixo custo, o tornam um dos melhores materiais para uma ampla gama de aplicações, incluindo peças de aeronaves, dissipadores de calor, caixilhos de janelas e construção.

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

Recentemente, uma equipe internacional de pesquisadores da North Carolina State University, nos Estados Unidos, e da Qatar University, criaram um novo material. Eles combinaram lítio, magnésio, titânio, alumínio e escândio para fazer uma liga nanocristalina que tem uma relação resistência-peso mais alta do que qualquer outro material conhecido no planeta. Se essa liga puder se tornar prontamente disponível a um preço competitivo, poderá 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 mudanças climáticas e da degradação ambiental elevada, o uso de materiais aceitáveis ​​do ponto de vista ecológico e sustentável está se tornando cada vez mais importante. Felizmente, existem vários materiais "ecológicos" ou "verdes", todos com características favoráveis.

Materiais como grafeno, alumínio e vidro de borossilicato são ecologicamente desejáveis ​​devido à sua reciclabilidade e baixo impacto no meio ambiente durante a vida útil do produto. Esses e outros materiais “verdes” provavelmente se tornarão ainda mais comuns se o mundo mudar para uma economia circular, já que muitos governos indicaram sua intenção de buscar isso.

Essa 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 no futuro.

3. O material funcionará sem comprometer o estilo?

Produtos feitos de materiais leves, fortes e confiáveis ​​às vezes só são valiosos se se adequarem às tendências de estilo moderno. Isso geralmente não é o caso de aplicações industriais, pois armazéns e usinas de energia têm pouca necessidade de construção e máquinas esteticamente agradáveis.

No entanto, qualquer coisa fabricada para os consumidores provavelmente precisará passar no teste do olho tanto quanto nos testes de tração e dureza. Eletrodomésticos, veículos, eletrônicos e outros produtos provavelmente não serão vendidos se não forem feitos com materiais visualmente atraentes.

4. O material é extraído ou obtido por meio de fontes éticas?

Isso é algo que se tornou uma preocupação maior para os consumidores nos últimos anos. Com maior acesso a produtos de todo o mundo e maior disponibilidade de informações de origem, houve um aumento na demanda por componentes de produtos de origem ética.

Seja por meio de mineração aprimorada de matérias-primas ou fornecimento de comércio justo, os consumidores estão mais cientes das origens de seus produtos e dos materiais que os compõem.

Designers e fabricantes agora mais do que nunca precisam garantir que estão obtendo seus materiais de parcerias de comércio justo e mineração de menor impacto ambiental para garantir um fornecimento mais ético para seus produtos. Semelhante ao aumento da demanda por materiais ecologicamente corretos, o fornecimento eticamente correto é menos uma característica direta para qualquer material único e mais uma estrutura 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 custo do material é competitivo?

Isso é algo que importa tanto para o produtor quanto para o consumidor. Materiais leves, fortes, sustentáveis ​​e esteticamente agradáveis ​​não são viáveis, a menos que sejam acessíveis. Como os materiais geralmente são vendidos por volume, medido em quilogramas, o custo associado afetará materiais mais pesados, como ferro e aço, mais do que grafeno ou plásticos leves.

Felizmente, materiais leves, mas fortes, como alumínio, são abundantes e relativamente baratos, com pouco mais de US$ 0,50/€ 0,40 por quilo. 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 aspectos são relativamente iguais.

Como encontrar o equilíbrio certo

Tal como acontece com muitos outros aspectos da construção ou fabricação, é preciso haver um meio-termo ou um ponto ideal onde todas as coisas se alinhem para criar o material ideal para cada produto pretendido. Alguns materiais que são bastante adequados para determinados projetos podem ser considerados inadequados para outros, seja por diferentes requisitos ou diferentes níveis de impacto ecológico permitido.

Por exemplo, o composto de resina de fibra de vidro pode ser uma opção perfeita para a construção de barcos porque é forte e capaz de cobrir pequenas rachaduras e imperfeições no casco. No entanto, o mesmo material teria um desempenho muito pior se usado em um vagão, pois há mais opções de montagem disponíveis.

Com as cinco perguntas norteadoras acima, você pode construir uma estrutura inicial para identificar quais materiais são mais adequados para seus produtos e projetos específicos.