5 preguntas que hacer al seleccionar materiales para productos modernos

Con la amplia selección de materiales disponibles en la actualidad, existen varios desafíos al seleccionar los mejores materiales para los productos modernos. Dadas las mejoras en la tecnología y los conocimientos técnicos generales, hay más posibilidades que nunca de qué productos se pueden crear y qué tipos de materiales se pueden usar.

Seleccionar los mejores materiales para usar es un paso crucial en la creación de productos modernos. En el pasado, los desafíos se centraban más en la obtención de materiales, especialmente los asequibles, y las limitaciones técnicas desde el punto de vista del diseño.

Sin embargo, los constructores, contratistas y diseñadores modernos tienen la tarea de encontrar los mejores materiales en un mercado increíblemente competitivo. Seleccionar los materiales incorrectos podría resultar en pérdidas irrecuperables en muchos niveles.

Aquí hay cinco preguntas que los diseñadores y constructores de productos deben hacerse al buscar soluciones de materiales prometedoras y competitivas.

1. ¿El material es liviano pero resistente?

La fuerza es un rasgo valioso en muchos productos. Hay muy pocas situaciones en las que desearía que algo diseñado para ser débil a propósito. Sin embargo, tradicionalmente, la resistencia ha venido acompañada de un peso adicional, ya que los materiales más fuertes generalmente requieren más masa.

En el mundo de hoy, esto ya no es la norma. Los materiales como el aluminio, el titanio y las aleaciones de magnesio tienen una alta relación resistencia-peso, lo que los convierte en los materiales adecuados para trenes de alta velocidad, vehículos de consumo, aeronaves y naves espaciales.

El aluminio tiene una resistencia a la tracción de 90 MPa con una densidad de solo 2,7 g/cm³ a ​​20 °C. Estas propiedades, en combinación con su abundancia y bajo costo, lo convierten en uno de los mejores materiales para una amplia gama de aplicaciones, incluidas piezas de aeronaves, disipadores de calor, marcos de ventanas y construcción.

Sin duda, el futuro verá más usos de estos metales, así como combinaciones de aleaciones nuevas y mejoradas.

Recientemente, un equipo internacional de investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte en los Estados Unidos y la Universidad de Qatar creó un nuevo material. Combinaron litio, magnesio, titanio, aluminio y escandio para hacer una aleación nanocristalina que tiene una relación resistencia-peso más alta que cualquier otro material conocido en el planeta. Si esta aleación puede estar fácilmente disponible a un precio competitivo, podría ser la base para una nueva generación de productos utilizados para viajes terrestres, marítimos y espaciales, así como para muchas otras aplicaciones útiles.

2. ¿Es el material ecológicamente aceptable?

En la era del cambio climático y la degradación ambiental elevada, el uso de materiales que sean aceptables desde una perspectiva ecológica y sostenible es cada vez más importante. Afortunadamente, existen varios materiales "ecológicos" o "verdes", todos los cuales albergan características favorables.

Los materiales como el grafeno, el aluminio y el vidrio de borosilicato son ecológicamente deseables debido a su reciclabilidad y bajo impacto en el medio ambiente durante la vida útil del producto. Es probable que estos y otros materiales "verdes" se vuelvan aún más comunes si el mundo cambia hacia una economía circular, ya que muchos gobiernos han indicado su intención de lograrlo.

Este cambio hacia materiales más sostenibles y los productos resultantes representa un nuevo desafío en la selección de materiales para productos modernos, pero es un desafío considerable y fundamental que será cada vez más importante en el futuro.

3. ¿Funcionará el material sin comprometer el estilo?

Los productos fabricados con materiales livianos, fuertes y confiables a veces solo son valiosos si se ajustan a las tendencias de estilo moderno. Por lo general, este no es el caso de las aplicaciones industriales, ya que los almacenes y las centrales eléctricas tienen poca necesidad de construcciones y máquinas estéticamente agradables.

Sin embargo, cualquier cosa fabricada para los consumidores probablemente necesitará pasar la prueba de la vista tanto como las pruebas de tracción y dureza. Lo más probable es que los electrodomésticos, vehículos, productos electrónicos y otros productos no se vendan si no están fabricados con materiales visualmente atractivos.

4. ¿El material se extrae o se obtiene a través de fuentes éticas?

Esto es algo que se ha convertido en una preocupación mayor para los consumidores en los últimos años. Con un mayor acceso a productos de todo el mundo y una mayor disponibilidad de información de origen, ha habido un aumento en la demanda de componentes de productos de origen ético.

Ya sea a través de una extracción mejorada de materias primas o de un abastecimiento de comercio justo, los consumidores son más conscientes del origen de sus productos y los materiales que los componen.

Los diseñadores y fabricantes ahora más que nunca necesitan asegurarse de obtener sus materiales de asociaciones de comercio justo y minería de menor impacto ambiental para garantizar un abastecimiento más ético para sus productos. De manera similar a la mayor demanda de materiales ecológicamente racionales, el abastecimiento éticamente racional es menos un rasgo directo para cualquier material individual y más un marco general para seleccionar qué materiales son los mejores para usar. Sin embargo, este es uno de los mayores desafíos en la selección de materiales para productos modernos.

5. ¿El costo del material es competitivo?

Esto es algo que importa tanto al productor como al consumidor. Los materiales ligeros, resistentes, sostenibles y estéticamente agradables no son viables a menos que sean asequibles. Dado que los materiales generalmente se venden por volumen, medido en kilogramos, el costo asociado afectará a los materiales más pesados, como el hierro y el acero, más que al grafeno o los plásticos livianos.

Afortunadamente, los materiales livianos pero resistentes, como el aluminio, son abundantes y relativamente económicos, con un poco más de $ 0,50 USD/0,40 € por kilogramo. Por otro lado, los materiales altamente especializados o de nueva creación con una relación resistencia-peso similar o mejor, como la aleación nanocristalina mencionada anteriormente, pueden ser prohibitivamente costosos. En muchos casos, evaluar el costo de los materiales disponibles es el factor decisivo, siendo todos los demás aspectos relativamente iguales.

Cómo encontrar el equilibrio adecuado

Al igual que con muchos otros aspectos de la construcción o la fabricación, es necesario que haya un término medio o un punto óptimo donde todas las cosas se alineen para crear el material ideal para cada producto previsto. Algunos materiales que son bastante adecuados para ciertos proyectos pueden considerarse inapropiados para otros, ya sea por diferentes requisitos o diferentes niveles de impacto ecológico permisible.

Por ejemplo, el compuesto de resina de fibra de vidrio puede ser una opción perfecta para la construcción de embarcaciones porque es fuerte y puede cubrir pequeñas grietas e imperfecciones en el casco. Sin embargo, el mismo material funcionaría mucho peor si se usara en un vagón de tren, ya que hay más opciones de ajuste disponibles.

Con las cinco preguntas guía anteriores, puede construir un marco inicial para identificar qué materiales se adaptan mejor a sus productos y proyectos particulares.