Histórico da seleção de materiais

Desde o início dos tempos, os materiais fazem parte do nosso cotidiano e, com isso, permitiram a evolução do ser humano. Dessa maneira, o aperfeiçoamento de técnicas e tecnologias foram incorporados ao dia a dia do homem primitivo. Com isso, a seleção dos melhores materiais foi importante para a continuidade da evolução.

O exemplo mais claro desse fato são os períodos históricos conhecidos como Idade da Pedra e Idade dos Metais. Na primeira, tínhamos o uso de ferramentas de pedra como sendo a tecnologia mais avançada da época (usadas para o corte e como armas principalmente). Já na segunda, temos a manufatura de ferramentas e armas de metal. 

Esse fato permitiu a expansão da população por meio do desenvolvimento da agricultura, da caça e da pesca, que agora contavam com ferramentas mais eficazes e eficientes. Dessa forma, podemos ver que, além da seleção de materiais ser intrínseca à humanidade, essa também permitiu grandes progressos na história da sociedade. 

Ao longo da história da humanidade, esse processo de escolha e seleção de materiais se abriu para um horizonte mais amplo. Desde então, o processo de escolha deixou de se restringir apenas ao ramo de seleção de materiais e passou a incorporar também outros campos, como o da seleção de forma do produto e da seleção de processos, o que permitiu com que a área ampliasse sua atuação. 

Para isso, com o objetivo de criar e organizar formalmente um procedimento para esse tipo de aplicação, envolvendo todos os ramos anteriormente mencionados, foi criado, por Michael Ashby. Esse método envolve 4 principais etapas para a seleção, que serão o foco deste artigo. 

Está pensando em lançar um novo produto no mercado? Saiba as etapas e a importância de um bom desenvolvimento de produto!!

O Método de Ashby para seleção de materiais

Para que a seleção do material para um projeto seja feita de forma otimizada, devemos estar atentos aos seus atributos. Atributos são as características e propriedades que o material apresenta, como por exemplo, baixa densidade, alta dureza, resistência ao impacto etc. 

Sendo assim, um projeto exige um determinado conjunto dessas características e, nesse quesito, o método de Ashby entra em cena. Se queremos, em nosso projeto, a melhor escolha de material, devemos começar com uma ampla lista de possíveis materiais para nossa aplicação. 

Portanto, nesse método, a tarefa da seleção consiste em, basicamente, identificar o perfil dos atributos desejados e, posteriormente, compará-los com os perfis dos materiais de engenharia reais para encontrar a melhor combinação. Para isso, Ashby descreve 4 principais etapas que devemos seguir:

1. Tradução; 
2. Triagem; 
3. Classificação; 
4. Documentação; 

1. Tradução 

A tradução consiste de uma etapa em que relacionamos os requisitos de projeto com a função que o componente deve exercer. Um bom exemplo é a capacidade de suportar uma carga, transmitir calor ou conter uma pressão.

Dessa forma, algumas restrições são necessárias (dimensões fixas, deve ser isolante ou condutor, suportar determinada carga etc). Assim, pode-se dizer que o projetista tem um determinado objetivo ao produzir alguma peça ou componente: minimizar o custo, minimizar a densidade, maximizar a resistência etc. 

Ainda, devemos destacar o papel das variáveis livres, aquelas que não são limitadas pelo projeto, além da escolha do material, que permitem a definição da problemática do projeto. 

Com isso tudo (função, restrições, objetivos e variáveis livres) bem definido, dizemos que o projeto possui as condições de contorno necessárias para selecionar e listar os possíveis materiais que atendem aos requisitos, exercendo sua função e cumprindo com os objetivos. 

2. Triagem 

Já a triagem tem como objetivo, por meio dos limites de atributo, eliminar candidatos que não podem fazer o serviço. Os limites de atributo são características de certos materiais que os eliminam, como, por exemplo, se o componente deve ser transparente e certo material listado não possui esse atributo, o mesmo é desclassificado 

3. Classificação 

A classificação, por sua vez, tem o papel de classificar, dentre os materiais selecionados na triagem, os que melhor se encaixam de acordo com os requisitos do projeto. Na maior parte das vezes, os melhores materiais para o projeto são aqueles que apresentam melhor desempenho de acordo com a combinação de determinadas propriedades.

Podemos utilizar de exemplo, os materiais que podem ser usados para um cabo leve e forte. Eles são basicamente os que apresentam a maior resistência a falha (σ_f) a menor densidade (ρ), ou seja, a maior razão (σ_f / ρ). Com isso, a propriedade ou grupo de propriedades que máxima desempenho para um dado projeto recebe o nome de índice de material. Dessa maneira, fornecem os critérios de excelência que permitem classificar materiais por sua capacidade de ter bom desempenho. 

4. Documentação 

Uma vez classificados, devemos procurar saber sobre o histórico de uso daqueles materiais. Com essa etapa buscamos reduzir a lista deixada pela classificação para uma escolha final. Utilizamos meios descritivos, ilustrativos ou gráficos, ou seja, estudos de caso e históricos de uso principalmente, para fazer essa etapa.

Conclusão da seleção de materiais

Por fim, podemos ver que o método de Ashby nos proporciona uma maior fluidez na hora de escolher o material para nosso projeto. Sem as etapas de tradução, triagem, classificação e documentação o conjunto de materiais possíveis é enorme. Assim a  etapa de documentação passa a ser inviável, sendo que, dessa forma, o tempo gasto seria enorme e nem sempre nos levaria a melhor escolha. 

Desse modo, o método propõe uma maneira mais simples para lidar com todo o processo de seleção de materiais. Como resultado  tornamos a escolha mais prática e precisa. 

Como podemos ajudar?

A EESC jr. conta com profissionais capacitados para atuar na seleção do melhor material para seu produto. Nosso objetivo é otimizar sua produção, diminuir os seus custos e fazer com que sua empresa fique mais rentável. Gostou do nosso artigo e quer um estudo de seleção de materiais? Agende uma reunião gratuita e sem compromisso conosco!!

Texto escrito por Carlos Eduardo Zanardo, Consultor do Núcleo de Engenharia de Materiais da EESC jr. – Empresa Júnior de Engenharia e Arquitetura da USP São Carlos.