5 вопросов, которые следует задать при выборе материалов для современных продуктов

При наличии огромного выбора материалов, доступных сегодня, возникает несколько проблем при выборе лучших материалов для современных продуктов. Учитывая совершенствование технологий и общее техническое ноу-хау, существует больше возможностей, чем когда-либо, для создания продуктов и использования типов материалов.

Выбор лучших материалов для использования является важным шагом в создании современных продуктов. В прошлом проблемы были больше связаны с поиском материалов, особенно доступных по цене, и техническими ограничениями с точки зрения дизайна.

Тем не менее перед современными строителями, подрядчиками и проектировщиками стоит задача найти лучшие материалы на невероятно конкурентном рынке. Выбор неправильных материалов может привести к безвозвратным потерям на многих уровнях.

Вот пять вопросов, которые дизайнеры и производители продуктов должны задать при поиске перспективных и конкурентоспособных материалов.

1. Материал легкий, но прочный?

Прочность – ценная характеристика многих продуктов. Есть очень мало ситуаций, когда вы хотели бы, чтобы что-то было специально разработано слабым. Однако прочность традиционно связана с дополнительным весом, поскольку более прочные материалы обычно требуют большей массы.

В современном мире это уже не норма. Такие материалы, как алюминий, титан и магниевые сплавы , имеют высокое отношение прочности к весу, что делает их подходящими материалами для высокоскоростных поездов, легковых автомобилей, самолетов и космических кораблей.

Алюминий имеет предел прочности при растяжении 90 МПа при плотности всего 2,7 г/см³ при 20 °C. Эти свойства в сочетании с его обилием и низкой стоимостью делают его одним из лучших материалов для широкого спектра применений, включая детали самолетов, радиаторы, оконные рамы и строительство.

В будущем, несомненно, будет больше применений этих металлов, а также новых и улучшенных комбинаций сплавов.

Недавно международная группа исследователей из Университета штата Северная Каролина в США и Университета Катара создала новый материал. Они объединили литий, магний, титан, алюминий и скандий, чтобы создать нанокристаллический сплав, который имеет более высокое отношение прочности к весу, чем любой другой известный материал на планете. Если этот сплав станет доступным по конкурентоспособной цене, он может стать основой для нового поколения продуктов, используемых для наземных, морских и космических путешествий, а также для многих других полезных применений.

2. Является ли материал экологически приемлемым?

В эпоху изменения климата и ухудшения состояния окружающей среды использование материалов, приемлемых с точки зрения экологии и устойчивого развития, становится все более важным. К счастью, существует несколько «экологически чистых» или «зеленых» материалов, каждый из которых обладает благоприятными свойствами.

Такие материалы, как графен, алюминий и боросиликатное стекло, являются экологически желательными из-за их пригодности для вторичной переработки и низкого воздействия на окружающую среду в течение всего срока службы продукта. Эти и другие «зеленые» материалы, скорее всего, станут еще более распространенными, если мир перейдет к экономике замкнутого цикла, поскольку многие правительства заявили о своем намерении следовать этому принципу.

Этот переход к более экологичным материалам и полученным продуктам представляет собой новую проблему в выборе материалов для современных продуктов, но это серьезная и фундаментальная проблема, которая будет становиться все более и более важной в будущем.

3. Будет ли материал работать без ущерба для стиля?

Изделия из легких, прочных и надежных материалов иногда имеют ценность только в том случае, если они соответствуют современным тенденциям стиля. Обычно это не относится к промышленным приложениям, поскольку склады и электростанции не нуждаются в эстетически привлекательных конструкциях и машинах.

Тем не менее, все, что производится для потребителей, скорее всего, должно пройти тест на зрение, а также испытания на растяжение и твердость. Бытовая техника, транспортные средства, электроника и другие товары, скорее всего, не будут продаваться, если они не изготовлены из визуально привлекательных материалов.

4. Является ли материал добытым или полученным из этических источников?

Это то, что стало вызывать большую озабоченность у потребителей в последние годы. С расширением доступа к продуктам со всего мира и повышением доступности исходной информации возрос спрос на компоненты продуктов, полученные из этических источников.

Будь то благодаря улучшенной добыче сырья или справедливой торговле, потребители лучше осведомлены о происхождении своей продукции и материалов, из которых она состоит.

Дизайнерам и производителям сейчас как никогда необходимо убедиться, что они получают свои материалы от партнерств справедливой торговли и с меньшим воздействием на окружающую среду, чтобы гарантировать более этичные источники для своей продукции. Подобно возросшему спросу на экологически безопасные материалы, этически обоснованный источник является не столько прямой характеристикой любого отдельного материала, сколько общей основой для выбора того, какие материалы лучше всего использовать. Тем не менее, это одна из самых больших проблем при выборе материалов для современных продуктов.

5. Является ли материал конкурентоспособным по стоимости?

Это важно как для производителя, так и для потребителя. Легкие, прочные, устойчивые и эстетически привлекательные материалы невозможны, если они не доступны по цене. Поскольку материалы обычно продаются по объему, измеряемому в килограммах, связанные с этим затраты повлияют на более тяжелые материалы, такие как железо и сталь, в большей степени, чем на графен или легкие пластмассы.

К счастью, легкие, но прочные материалы, такие как алюминий, доступны в изобилии и относительно недороги по цене чуть более 0,50 доллара США / 0,40 евро за килограмм. С другой стороны, узкоспециализированные или недавно созданные материалы с аналогичным или лучшим соотношением прочности к весу, такие как вышеупомянутый нанокристаллический сплав, могут быть чрезмерно дорогими. Во многих случаях решающим фактором является оценка стоимости доступных материалов, при этом все остальные аспекты относительно равны.

Как найти правильный баланс

Как и во многих других аспектах строительства или производства, должна быть золотая середина или золотая середина, где все вещи выстраиваются в линию, чтобы создать идеальный материал для каждого предполагаемого продукта. Некоторые материалы, которые скорее подходят для одних проектов, могут быть сочтены неподходящими для других из-за различных требований или различных уровней допустимого воздействия на окружающую среду.

Например, композит на основе стекловолокна может быть идеальным вариантом для строительства лодок, поскольку он прочен и способен закрывать небольшие трещины и дефекты корпуса. Тем не менее, тот же материал будет работать намного хуже, если использовать его в железнодорожном вагоне, поскольку доступно больше вариантов установки.

Отвечая на пять наводящих вопросов, приведенных выше, вы можете создать начальную основу для определения того, какие материалы лучше подходят для ваших конкретных продуктов и проектов.