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Materioteca
Tipos de Materiales
Importancia en el Diseño
Los diseñadores industriales tienen que explorar una amplia gama materiales porque estos pueden ofrecerles ventajas competitivas y soluciones a problemáticas (ambientales, sociales, etc.). Algunas razones para explorar nuevos materiales son:
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Mejorar las propiedades y el rendimiento de los productos, como la resistencia, la durabilidad, la funcionalidad, la estética, la ergonomía o la seguridad.
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Reducir los costes y los tiempos de producción, optimizando los procesos, el uso de recursos y la eficiencia energética.
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Adaptarse a las demandas y expectativas de los consumidores, creando productos personalizados, diferenciados, de calidad y con valor añadido.
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Contribuir al desarrollo sostenible, utilizando materiales reciclados, biodegradables, renovables o de bajo impacto ambiental y social.
Explorar nuevos materiales requiere de una investigación constante, una experimentación creativa y una colaboración multidisciplinar entre diseñadores, ingenieros, científicos y otros profesionales. Así, se pueden descubrir y aplicar materiales que aporten soluciones novedosas y eficaces a los problemas y necesidades del diseño industrial.
Clasificaciones
Elementos y Compuestos
Los elementos son sustancias puras que contienen un solo tipo de átomos. Los compuestos son sustancias que tienen dos átomos adicionales en proporciones precisas.
Inorgánicos y Orgánicos
El carbono es el elemento principal de los compuestos orgánicos, que se combinan con otros elementos para formar moléculas complejas. Los elementos más comunes que se unen al carbono son el hidrógeno, el oxígeno, el nitrógeno, el azufre y el fósforo. Por otro lado, los compuestos inorgánicos pueden estar formados por cualquier elemento de la tabla periódica, sin depender del carbono.
Homogéneos y Heterogéneos
Los sistemas de materiales heterogéneos tienen características diferentes en cada parte del sistema. Los sistemas materiales homogéneos tienen la misma composición y características en cualquier parte del sistema.
Metálicos y No Metálicos
Los metales son elementos químicos que se caracterizan por tener un aspecto brillante y una alta capacidad para conducir el calor y la electricidad. En cambio, los no metales son elementos químicos que se diferencian por tener una baja conductividad térmica y eléctrica y una escasa resistencia a la deformación.
Metales
Suelen ser materiales brillantes, opacos y duros que tienen una buena conductividad térmica y eléctrica. Los minerales sirven como materia prima para estos materiales. Estos minerales se extraen de yacimientos minerales en el interior o en el exterior de la tierra.
Es importante destacar sus categorías y características:
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Ferrosos: Son aquellos cuyo material principal es el hierro en cualquiera de sus presentaciones. Actualmente, este es el metal más utilizado y solicitado. Se usa con frecuencia con fines estructurales y en aleaciones con pequeñas cantidades de carbono para producir acero.
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No Ferrosos: Los metales que no contienen hierro se denominan metales no ferrosos, y los metales de aleación que están libres de hierro también se consideran no ferrosos. El aluminio, el latón, el cobre y el acero de tungsteno son algunos ejemplos de metales no ferrosos.
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Pesados: El estaño, el cinc, el plomo, el cobre, el bronce, el bronce, etc.
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Ligeros: El aluminio y el titanio.
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Ultraligeros: El magnesio y el berilio.
Cerámicos
Materiales sólidos que no contienen metales. Comparables a los metales y plásticos duros, no son combustibles y no se oxidan. La arcilla, el sílice (pedernal) y el feldespato suelen ser los tres componentes principales que componen la cerámica tradicional.
Se pueden dividir en dos grandes categorías:
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Cristalinos: se producen de manera similar a los vidrios, pero en este caso el enfriamiento es muy lento, lo cual permite que sus átomos se ordenen en cristales regulares. De esta forma se producen, por ejemplo, los platos de porcelana.
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No Cristalinos: son básicamente vidrio y generalmente se forman mediante fusión . Dar forma al vidrio puede implicar llevar el material cerámico a un estado completamente fundido y fundirlo, o llevarlo a un estado semifundido (maleable) y soplarlo en un molde.
Polímeros
El término polímero proviene de las palabras griegas Poly y Mers, que literalmente significan "muchas partes". Desde el punto de vista químico, los polímeros son grandes moléculas, o macromoléculas, formadas por la unión de moléculas más pequeñas llamadas "monómeros".
Hay varios tipos de polímeros. Entre los principales se encuentran:
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Naturales: Estos incluyen productos vegetales o animales como la seda, la lana, el algodón, la celulosa, el almidón, las proteínas, el caucho natural (látex o hule), y los ácidos nucleicos, como el ADN.
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Sintéticos: Son creados en empresas (laboratorios), que se fabrican con una variedad de monómeros y catalizadores. En resumen, son plásticos industriales. El poliestireno, el nylon y el policloruro de vinilo son algunos ejemplos.
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Adición: Se forman cuando las unidades monoméricas simplemente se suman entre sí en una reacción. La mayoría de los monómeros tienen dos enlaces carbono-carbono. Los polímeros de adición incluyen metacrilatos, poliacrilatos, polietileno y poliestireno.
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Condensación: Son macromoléculas o subproductos de la policondensación como los alquídicos, los fenoles, las resinas fenólicas o los formaldehídos. Estas sustancias pierden algunos átomos que se encontraban en el monómero del que se formaron.
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Reordenamiento: Son el resultado de la reacción entre las estructuras químicas de los monómeros que experimentan transposición durante la polimerización. El poliuretano es un ejemplo de esto.
Compuestos
La mayoría de los materiales disponibles en el mercado tienen un grado de material compuesto, esto se debe a que se pueden mejorar las propiedades físicas y químicas, lo que ofrece una amplia gama de posibilidades para cubrir requerimientos específicos.
Estos se dividen en dos grupos:
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Matriz: Material base que "envuelve" el refuerzo, tiene la mayor proporción dentro del material compuesto. Ejemplos, resina epóxica, poliuretano, PVC, etc.
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Refuerzo: Material que modifica las propiedades de la matriz (material base), se encuentra en menor proporción dentro del material compuesto. Ejemplos, fibra de vidrio, fibra de carbono, malla metálica, etc.
Maderas
La madera es un material ortótropo, está formada por fibras de celulosa y lignina. La celulosa le proporciona flexibilidad mientras que la lignina le proporciona dureza y rigidez. Se pueden separar sus componentes para derivar nuevos materiales aparir de la celulosa y lignina, como el papel o cartón.
Se clasifican en maderas:
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Blanda: Las maderas blandas se obtienen de árboles cuyas hojas suelen ser perennes, como los pinos. Estas maderas son más ligeras y fáciles de trabajar. Los ciclos de crecimiento más rápidos de los árboles de madera blanda conducen a una mayor producción y precios más bajos.
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Dura: Las maderas duras se obtienen de árboles cuyas hojas caducas, como el nogal.Debido a su estructura celular densa, son conocidos por su alta resistencia, durabilidad y apariencia. Los ciclos de crecimiento de los árboles de madera dura son generalmente más lentos que los de la madera blanda, lo que resulta en una producción menor y un precio más alto.
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Ingeniería: Las madera de Ingeniería o tecnológicas son el resultado de los desechos y subproductos producidos por la industria forestal. Estos materiales se utilizan para producir una amplia gama de productos de madera que tienen una amplia variedad de usos. El uso de maderas artificiales o manufacturadas es beneficioso tanto desde un punto de vista económico como ecológico porque permite aprovechar los recursos forestales de manera más eficiente y sostenible.
