MATERIAIS

INTRODUÇÃO

O UNIVERSO DE MATERIAIS DISPONÍVEIS À INTERFERÊNCIA HUMANA É ENORME E COMPLEXO SENDO TRATADO DE FORMA MAIS COMPLETA NO ÂMBITO DA ENGENHARIA DOS MATERIAIS.

ESTUDAREMOS APENAS ALGUNS MATERIAIS DE INTERESSE BÁSICO PARA OS DESIGNERS.

DESTACAREMOS AQUI ALGUMAS DE SUAS PROPRIEDADES MAIS IMPORTANTES.

CLASSIFICAÇÃO POR FAMÍLIAS DE MATERIAIS: CERÂMICOS, NATURAIS, METÁLICOS, POLIMÉRICOS E COMPOSTOS (OU COMPÓSITOS).

CLASSIFICAÇÃO DOS MATERIAIS

CERÂMICOS:

CERÂMICAS AVANÇADAS CERÂMICAS COMUNS VIDROMETAIS: FERROSOS NÃO FERROSOSNATRURAIS: FIBRAS MADEIRA MINERAIS OUTROS

POLÍMEROS SINTÉTICOS: TERMOPLÁSTICOS TERMOFÍXOS ELASTÔMEROSCOMPÓSITOS: CERÂMICOS + METAIS CERÂMICOS + NATURAIS CERÂMICOS + POLÍMEROS METAIS + POLÍMEROS NATURAIS MAIS POLÍMEROS NATURAIS + POLÍMEROS

TODO MATERIAL É CONSTITUÍDO POR ÁTOMOS GERALMENTE AGRUPADOS NA FORMA DE MOLÉCULAS.

A FORMA COMO OS ÁTOMOS E MOLÉCULAS ESTÁ DISPOSTA NO MATERIAL É FUNDAMENTAL PARA DETERMINAR SEU COMPORTAMENTO DIANTE DE FORÇAS EXTERNAS.

É IMPORTANTE SABER COMO UM MATERIAL SE COMPORTA SOB A AÇÃO DE ESFORÇOS MECÂNICOS, INTEPÉRIES, SUA APARÊNCIA, SEU PESO, A SENSAÇÃO QUE TRANSMITE AO SER TOCADO, SEU DESSEMPENHO TÉRMICO ETC.

AS PROPRIEDADES PODEM SER FÍSICAS OU QUÍMICAS OU FISICO-QUÍMICAS

PROPRIEDADE DOS MATERIAIS

PROPRIEDADES FÍSICAS

PROPRIEDADES MECÂNICAS: MÓDULO DE ELASTICIDADE, RESISTÊNCIA À TRAÇÃO, RESISTÊNCIA AO IMPACTO, ALONGAMENTO NA RUPTURA, RESISTÊNCIA À FRICÇÃO, RESITÊNCIA À ABRASÃO, RESISTÊNCIA À FADIGA, RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO, RESISTÊNCIA À FLEXÃO E DUREZA.

PROPRIEDADES TÉRMICAS: CALOR ESPECÍFICO, CONDUTIVIDADE TÉRMICA, EXPANSÃO TÉRMICA ETC.

PROPRIEDADES ÓPTICAS: INDICE DE REFRAÇÃO, TRANSPARÊNCIA.

DENSIDADEPROPRIEDADES QUÍMICASRESISTÊNCIA A ÁCIDOS, RESISTÊNCIA À ÁGUA,

RESISTÊNCIA A SOLVENTES E REAGENTES, RESISTÊNCIA À OXIDAÇÃO, INFLAMABILIDADE ETC.

FÍSICO-QUÍMICAS:PERMEABILIDADE A GASES AVAPORES.

OBS: UM MATERIAL TEM SUAS PROPRIEDADES FÍSICAS, QUÍMICAS OU FISICO-QUÍMICAS AVALIADAS POR NORMAS COMO:

A INTERNACIONAL ISO (INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION)

NO BRASIL PELA ABNT (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS)

RESISTÊNCIA À TRAÇÃO.É AVALIADA PELA AÇÃO DE FORÇAS COAXIAIS OPOSTAS

QUE PARTEM DA ESTRUTURA DO MATERIAL PARA O EXTERIOR TENDENDO A ESTICÁ-LO.

OS MATERIAIS METÁLICOS, EM ESPECIAL O AÇO TEM EXCELENTE RESISTÊNCIA À TRAÇÃO.

A MAIORIA DOS MATERIAIS COM GEOMETRIA FIBRILAR COMO CORDAS, CABOS DE AÇO ETC AUMENTAM SEU DESEMPENHO QDO SUBMETIDOS AOS ESFORÇOS DE TRAÇÃO.

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RESISTÊNCIA À COMPRESSÃO. SÃO FORÇAS COAXIAIS OPOSTAS QUE CONVERGEM SOBRE

UM MATERIAL TENDENDO A AMASSÁ-LO.OS MATERIAIS METÁLICOS, EM ESPECIAL O AÇO E O

ALUMÍNIO TEM EXCELENTE RESISTÊNCIA À COMPRESSÃORESISTÊNCIA À FLEXÃO.É A TENSÃO MÁXIMA DESENVOLVIDA NA SUPERFÍCIE DE

UM MATERIAL QUANDO SUBMETIDO AO DOBRAMENTO.OS VIDROS APRESENTÃO BAIXA RESISTÊNCIA À FLEXÃO. JÁ

OS COMPOSTOS DE RESINA POLIESTER REFORÇADO COM FIBRA DE VIDRO TEM ELEVADO NÍVEL NESTE SENTIDO.

RESISTÊNCIA À IMPACTOÉ A RESISTÊNCIA QUE UM MATERIAL RÍGIDO TEM AO SER

SUBMETIDO AO IMPACTO EM ALTA VELOCIDADE DE UM CORPO.

O AÇO E O POLICARBONATO APRESENTAM EXCELENTES NÍVEIS DE RESISTÊNCIA AO IMPACTO.

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DUREZA. É A RESISTÊNCIA QUE UM MATERIAL TEM AO RISCO. UM

MATERIAL É CONSIDERADO MAIS DURO QUE O OUTRO QDO CONSEGUE RISCAR ESSE OUTRO DEIXANDO UMSUCO.

PARA DETERMINAR A DUREZA DE UM MATERIAL PODEMOS USAR UMA DE 1 A 10. O VALOR 1 CORRESPONDE AO MINERAL MENOS DURO, O TALCO. POR SUA VEZ, O VALOR 10 É A DUREZA DO DIAMANTE QUE É O MINERAL MAIS DURO.

CONDUTIVIDADE TÉRMICA. É A PROPRIEDADE DO MATERIAL DE SER OU NÃO BOM

CONDUTOR DE CALOR. OS METAIS SÃO EXCELENTES CONDUTORES DE CALOR E

TAMBÉM DE FRIO COM DESTAUE O ALUMÍNIO. O PLÁSTICO, A MADEIRA E A CERÂMICA SÃO MAU

CONDUTRES DE CALOR. DENSIDADE. CORRSPONDE A MASSA POR UNIDADE DE VOLUME DE UM

MATERIAL. TAMBÉM PODE SER CHAMADA DE MASSA ESPECÍFICA OU PESO ESPECÍFICO.

UNIDADES: g/cm³ ou kg/cm³

TABELA COMPARATIVA DE DENSIDADE.

MATERIAL DENSIDADE (g/cm³)

AÇO 7,8

ALUMINIO 2,6BRONZE 8,7CARVÃO DE MADEIRA 0,4

COBRE 8,8

CROMO 7,1

FERRO PURO 7,8

DIAMANTE 3,5

GRANITO 2,5 – 3,05

MADEIRA PINHO 0,31 – 0,76

OURO 19,3

PRATA 10,5

PET 1,36 – 1,45

TITÂNIO 4,5

POLIESTIRENO 1,05 – 1,06

TRANSPARÊNCIACORRESPONDE A QUANTIDADE DE LUZ VISÍVEL

QUE PASSA PELO MATERIAL DE UM MEIO PARA O OUTRO É EXPRESSA EM PERCENTUAL.

O ACRÍLICO E O POLICARBONATO APRESENTAM ELEVADO ÍNDICE DE TRANSPARÊNCIA, ACIMA DE 90%, O VIDRO COMUM FICA EM TORNO DE 70 A 80%.

ESTABILIDADE DIMENSIONAL.AVALIA A CAPACIDADE DO MATERIAL EM

MANTER SUAS DIMENSÕES ORIGINAIS NA PRESENÇA DE UMIDADE, CALOR ETC.

OS MATERIAIS MUITO HIDROSCÓPICOS ABSORVEM MUITA ÁGUA O QUE IMPLICA NA ALTERAÇÃO DO SEU VOLUME.

ASPECTOS PARA SELEÇÃO DOS MATERIAIS

NUM PROJETO DE PRODUTO TÍPICO, A ESCOLHA DEFINITIVA DE UM MATERIAL É FORMALMENTE ESTABELECIDA NA ETAPA DE DETALHAMENTO (TAMBÉM CONSIDERADA COMO ESPECIFICAÇÃO DO PRODUTO) SENDO EM GERAL, REFLEXO DE UMA SEQUÊNCIA DE LEVANTAMENTOS, ESTUDOS E AVALIAÇÕES QUE VEM OCORENDO DESDE O INÍCIO DA ATIVIDADE PROJETUAL.

CONSIDERANDO O BRIEFING COMO PONTO DE PARTIDA DE QQUER PROJETO, PODEREMOS ENCONTRAR DUAS SITUAÇÕES BÁSICAS.

O BRIEFING RECOMENDA O USO DE UM OU MAIS MATERIAIS.

O BRIEFING NÃO INCLUI RECOMENDAÇÕES SOBRE MATERIAIS.

OBS: O Briefing sintetiza os objetivos a serem levados em conta para o desenvolvimento do trabalho.

FUNCIONAMENTO: SÃO TODOS OS ASPECTOS REFERENTES AO FUNCIONAMENTO

DO PRODUTO E SUAS PARTES. EXPOSIÇÃO A PRODUTOS QUÍMICOS EXPOSIÇÃO AO TEMPO CONTATO COM OUTROS MATERIAIS POEIRAS VIBRAÇÕES MOVIMENTOS-ROTAÇÃO, DESLIZAMENTOS ETC. TEMPERATURA DE TRABALHO IMPACTOS – VANDALISMO USO: SÃO ASPECTOS REFERENTES AO CONTATO/RELAÇÃO DO

PRODUTO COM O USUÁRIO. ERGONOMIA. PESO TRANSPARÊNCIA CONSISTÊNCIA E ACABAMENTO SUPERFICIAL ISOLAMENTOS – TÉRMICO, ACÚSTICO ETC DESPRENDIMENTO DE PARTÍCULAS MANUTENÇÃO/SUBSTITUIÇÃO

ESTÉTICA-SIMBOLISMO APARÊNCIA APLICAÇÃO DE TEXTURAS/ACABAMENTO SUPERFICIAL ENVELHECIMENTO DESGASTE APLICAÇÃO DE COR VALOR SOCIOECONÔMICO FABRICAÇÃO/COMERCIALIZAÇÃO: ITENS CRUCIAIS PARA ESCOLHA DE UM OU MAIS MATERIAIS

PARA O PROJETO DE UM PRODUTO. ESTOCAGEM POSSIBILIDADES DE TRANSFORMAÇÃO TRATAMENTO PRÉVIO-SECAGEM, AQUECIMENTO,

RESFRIAMENTO ETC. FACILIDADE DE ACABAMENTO. TRATAMENTO POSTERIORES PRECISÃO DIMENSIONAL MONTAGEM – TIPOS DE UNIÃO EMBALAGEM TRANSPORTE EXPOSIÇÃO E COMERCIALIZAÇÃO TEMPO DE VIDA DO PRODUTO

ECOLÓGICAS: SÃO ASPECTOS RELACIONADOS DO PRODUTO COM O

MEIO AMBIENTE. MATÉRIA-PRIMA NATURAL – É PROVENIENTE DE

RESERVAS RENOVÁVEIS OU NÃO. FORMA DE EXTRAÇÃO DA MATÉRIA-PRIMA – SE EXISTE OU

NÃO DEPREDAÇÃO DO MEIO AMBIENTE. TRANSFORMAÇÃO DE MATÉRIA-PRIMA GERA DESPEJO DE

RESÍDUOS NO MEIO AMBIENTE. O PRODUTO/COMPONENTE PERMITE OU NÃO

REAPROVEITAMENTO. OS MATERIAIS EMPREGADOS PODEM SER RECICLADOS. NORMAS E LEGISLAÇÕES: NORMAS E LEIS PODEM RESTRINGIR TOTALMENTE A

UTILIZAÇÃO DE MATERIAIS. EXISTEM NORMAS OU NÃO PARA O PRODUTO. EXISTEM LEGISLAÇÃO PERTINENTES AO PRODUTO OU

ATIVIDADE POR ELE DESEMPENHADA. OBS: Devemos lembrar sempre que não existe material ruim

mas sim material mal empregado.

MATERIAIS COMPOSTOS UM MATERIAL COMPOSTO, OU SIMPLESMENTE COMPÓSITO,

É O RESULTADO DA UNIÃO DE DOIS (OU MAIS) MATERIAIS DISTINTOS QUE, POR CONSEQUÊNCIA, RESULTA NO SOMATÓRIO DAS DIFERENTES PROPRIEDADES, O QUE LHE CONFERE DESEMPENHO SUPERIOR AO QUE ESTES MATERIAIS, SEPARADAMENTE, NÃO CONSEGUIRIAM ATINGIR.

EXEMPLOS DE TIPOS DE MATERIAIS COMPOSTOS. VIDRO + TELA METÁLICA CERÂMICA VERMELHA + FIBRAS CERÂMICA VERMELHA/CIMENTO + MADEIRA RESINA POLIESTER + FIBRA DE COCO RESINA POLIESTER + MDF RESINA POLIESTER + AREIA POLIAMIDA + FIBRA DE VIDRO BORRACHA + MALHA DE FERRO

PROCESSOSPROCESSOS DE FABRICAÇÃO E TRANSFORMAÇÃO

A FABRICAÇÃO DE UM PRODUTO ENVOLVE ATIVIDADES DIVERSIFICADAS, SIMULTÂNEAS OU NÃO, COM DIFERENTES NÍVEIS DE COMPLEXIDADE E DIFICULDADE DE REALIZAÇÃO.

EXISTEM QUATRO GRANDES GRUPOS OU FAMÍLIAS DE PROCESSOS QUE COMBINADOS DE FORMA COERENTE PROPICIAM A TRANSFORMAÇÃO DO MATERIAL EM UM PRODUTO OU COMPONENETE.

CONFORMAÇÃO – MELHORIA – SEPARAÇÃO E UNIÃO

CONFORMAÇÃO: ENVOLVE TODOS OS PROCESSOS NO QUAL A METÉRIA-PRIMA

(METAIS, CERÂMICAS/VIDROS, POLÍMEROS) NO ESTADO LÍQUIDO, PLÁSTICO OU SÓLIDO É SUBMETIDO A ALGUM TIPO DE ESFORÇO, QUE VENHA ALTERAR SUA GEOMETRIA INICIAL EM OUTRA DIFERENTE.

CONFORMAÇÃO

MELHORIA SEPARAÇÃO UNIÃO

ESTADO LÍQUIDO MOLDADOS CORTE DE LAMINADOS

TÉRMICA

ESTADO PLÁSTICO

ABRASIVO USINAGEM ADESÃO

ESTADO SÓLIDO PINT. REVESTIMENTO

CHAMA, LASER MECÂNICA

MELHORIA: TAMBÉM CHAMADO DE ACABAMENTO, BUSCAM O

APRIMRAMENTO DO ASPECTO FINAL VISUAL OU TÁTIL DE UMA PEÇA E ATÉ MESMO COMO PROTEÇÃO DO METERIAL DE BASE.

EX: PINTURAS (MADEIRA, METAIS) JATEAMENTO DE AREIA, ETC.

SEPARAÇÃO: ENVOLVE A SUBTRAÇÃO DE PARTE DA MATERIA PRIMA QUE

ESTEJA SENDO TRABALHADA, SOB A AÇÃO DE FERRAMENTAS. EX: SERRARIA, CORTE DIAMANTE, CORTE CHAMA, ETC. UNIÃO: IMPLICA EM JUNTAR, FIXAR, DUAS OU MAIS PARTES PARA A

OBTENÇÃO DE COMPONENTES, QUE PODE SER DE NATUREZA TÉRMICA (SOLDAGEM, COLAS ETC) OU MECÂNICA (PARAFUSOS OU REBITES ETC).

VOLUME DE PRODUÇÃO ALTO ESTÁ EXISTINDO UNIFORMIDADE NO QUE ESTÁ SENDO

PRODUZIDO, COM ELEVADA REPETITIVIDADE NAS OPERAÇÕES COM USO DE MÁQUINAS E EQUIPAMENTOS ESPECIAIS E REDUZIDA PARTICIPAÇÃO DE MÃO-DE-OBRA. NESTE CASO , O CUSTO UNITÁRIO POR PRODUTO TENDE A SER BAIXO.

BAIXO INDICA POUCA UNIFORMIDADE, O QUE REFLETE EM POUCAS

REPETIÇÕES NAS OPERAÇÕES, COM ENVOLVIMENTO DE FUNCIONÁRIOS BEM MAIOR, APRESENTADO UM CUSTO INTÁRIO ALTO.

VOLUME

ALTO BAIXO

NÍVEIS DE VARIEDADE ALTA - PRODUTOS OFERECIDOS NO MERCADO COM

DIFERENTES CONFIGURAÇÕES. QUANTO MAIOR A VARIEDADE MAIS FLEXIVEIS E COMPLEXOS SERÃO OS PROCESSOS DE PRODUÇÃO GERANDO PRODUTOS COM CUSTO UNITÁRIO ALTO.

BAIXA – QUANTO MENOR FOR A VARIEDADE OFERECIDA, MAIS SIMPLES SERÃO OS PROCESSOS ENVOLVIDOS GERANDO UM CUSTO UNITÁRIO BAIXO PARA OS PRODUTOS

ALTA REPETITIVIDADEESPECILIZAÇÃO

SISTEMATIZAÇÃOCAPITAL INTENSO

CUSTO UNIT. BAIXO

BAIXA REPETITIVIDADE

MAIOR PART. FUNCIONÁRIO

MENOR SISTEMATIZAÇÃO

CUSTO UNIT. ALTO

MOLDES, MODELOS E OUTROS: MODELOS: NO DECORRER DO PROJETO DE UM PRODUTO, NECESSITAMOS COM

CERTA FREQUÊNCIA AVALIAR AS SOLUÇÕES PROPOSTAS. ESSAS AVALIAÇÕES PODEM COMPREENDER ALGUNS ASPECTOS, SEJAM ELES:

- ERGONÔMICOS.- ESTÉTICOS- FUNCIONAMENTO- FABRICAÇÃO PARA ISSO A CONSTRUÇÃO DE MODELOS TORNA-SE FUNDAMENTAL

PARA MINIMIZAR A POSSIBILIDADE DE ERROS E PREJUIZO NA FABRICAÇÃO.

OS MODELOS PODEM SER CATEGORIZADOS QUANTO A EXECUÇÃO E QUANTO A UTILIZAÇÃO.

QUANTO À EXECUÇÃO:PROTÓTIPO MDELO EM ESCALA NATURAL (1:1), COM MATERIAL IGUAL OU SEMELHANTE AO ESPCIFICADO NO PROJETO.

MOCK-AP MODELO EM ESCALA NAURAL (1:1) COM MATERIAL DIFERENTE NO ESPECIFICADO NO PROJETO

MAQUETE MODELO EM ESCALA REDUZIDA, COM QUALQUER MATERIAL

MODELO AMPLIADO

MODELO EM ESCAL AMPLIADA, COM QUALQUER MATERIAL