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Seleção de materiais para ótimos produtos: Visão geral

Existem várias situações durante o ciclo de vida de um produto quando uma equipe de design seleciona um material para usar para um componente ou uma junção entre componentes - desenvolvimento de novos produtos, redução de custos, melhoria do desempenho e confiabilidade do produto e melhoria das produções de fabricação ou montagem. Independentemente da situação, os objetivos são os mesmos - encontre o material de menor custo que permita o desempenho e a confiabilidade do produto. Há vários passos para o processo de seleção de material. Este artigo fornece uma visão geral desse processo.

seleção de materiaisO desempenho, confiabilidade e custo de qualquer produto depende do desempenho, confiabilidade e custo de seus componentes e as juntas entre componentes. E o desempenho, confiabilidade e custo de componentes e juntas dependem de duas coisas: 1) sua construção física e 2) os materiais dos quais são fabricados. A construção física refere-se a forma e dimensões. Exemplos de diferentes construções físicas são mostrados na figura para dois eixos de tamanhos diferentes e dois tipos diferentes de juntas de solda.


Resultados da análise de falhas

Assim, os materiais utilizados em um produto têm um enorme impacto no sucesso do produto. Selecione materiais com propriedades que não permitem atender aos requisitos de desempenho ou confiabilidade do produto e esteja preparado para ter vendas ruins ou muitos retornos. Selecione os materiais que são mais caros do que o necessário ou são difíceis de trabalhar durante a fabricação e montagem e esteja preparado para suportar lucros inferiores ao esperado.

Esses problemas podem ser evitados através da adoção de uma abordagem rigorosa ao processo de seleção de materiais , com o objetivo de selecionar materiais que otimizem a confiabilidade e o custo do desempenho do produto. O processo de seleção de materiais para um componente ou articulação entre componentes envolve estas etapas:

  1. Identificar os requisitos de design
  2. Identifique os critérios de seleção de materiais.
  3. Identifique os materiais candidatos.
  4. Avalie materiais candidatos.
  5. Selecione materiais.

Embora cada passo possa parecer óbvio, existem muitas organizações que não têm a estrutura em vigor para seguir cada etapa. Conseqüentemente, eles acabam selecionando materiais sub-ótimos. O restante deste artigo fornece uma breve visão geral de cada etapa do processo de seleção de materiais. Artigos futuros fornecerão mais detalhes sobre cada etapa do processo.

Passo 1: Identificar os requisitos de
design Os requisitos de design incluem os seguintes itens:

  • Requisitos de desempenho
  • Requisitos de confiabilidade
  • Requisitos de tamanho, forma e massa
  • Requisitos de custo
  • Requisitos de fabricação e montagem
  • Padrões industriais
  • Regulamentos governamentais
  • Requisitos de propriedade intelectual
  • Requisitos de sustentabilidade

Identificar o maior número possível de requisitos é crítico para aumentar a probabilidade de aprender se existem materiais potenciais. Para muitos produtos, alguns desses requisitos não são aplicáveis, facilitando o processo de coleta de informações. Independentemente disso, à medida que o número de requisitos aumenta, a chance de encontrar um conjunto de materiais potenciais diminui.

Passo 2: Identificar critérios de seleção de materiais
Os critérios de seleção de materiais são propriedades de materiais específicos derivadas dos requisitos identificados durante a Etapa 1. Por exemplo, para um componente que deve suportar uma carga específica, o estresse de rendimento mínimo necessário para o material do componente pode ser determinado. Este será um dos critérios de seleção de material.

Passo 3: Identificar materiais candidatos
Use os critérios de seleção de materiais para descartar materiais que não satisfaçam todos os critérios de seleção de materiais. Ao avaliar se um material pode ser apropriado para o aplicativo, não se esqueça de considerar a gama de valores dos materiais para as propriedades de interesse. Não confie em valores de propriedades nominais.


Resultados da análise de falhas

Passo 4: Avaliar materiais candidatos
Pode haver materiais candidatos para os quais não há dados disponíveis disponíveis para indicar se o material satisfaz determinados critérios de seleção. Esses materiais terão de ser analisados ​​e testados para determinar se eles cumprem os critérios de seleção. 
Etapa 5: Selecionar materiais
Selecione os materiais que satisfazem todos os critérios de seleção de materiais ao menor custo. Lembre-se, o custo inclui o custo do material e o custo para fabricar um componente ou formar uma junção entre os componentes.

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