El diseño de ingeniería implica la creación de productos que comienzan con una necesidad del mercado. Se puede definir como un proceso que implica la generación de ideas o conceptos, el desarrollo y la evaluación de estos, para la posterior fabricación o la implementación de artefactos y servicios.
Al analizar la necesidad, expresándose como un conjunto de requisitos. Se buscan, desarrollan y refinan formas de cumplir con estos requisitos para dar una especificación de producto. Mientras va evolucionando el proceso de diseño, la selección de material y proceso debe hacerlo en paralelo desde un inicio si buscamos un desarrollo integral e innovador del producto.
No obstante, los materiales son tomados en cuenta muchas veces como elementos de la estructura física y por lo tanto se consideran una vez que se ha determinado dicha estructura. Su consideración suele ocurrir en etapas posteriores al diseño conceptual, como la implementación o los detalles de este.
En etapas avanzadas del proceso de diseño, muchas veces nos vemos limitados a buscar materiales con propiedades específicas que puedan satisfacer los requisitos de rendimiento del sistema y/u otros criterios ya establecidos. El no conocer todas las capacidades que tienen los materiales tradicionales y los nuevos que han sido sintetizados, luego de tantos años de investigación y desarrollo, reduce la mirada a todas las posibilidades que tenemos disponibles actualmente. Este es el peor enemigo de la innovación.
Sin ir muy lejos, podemos tener un ejemplo de la importancia de los materiales en el diseño: la botella. Tradicionalmente, este contenedor se producía solo de vidrio. Un material inocuo al entrar en contacto con su contenido era transparente. Lo que nos permitía ver a través de él y, a altas temperaturas, podemos modificar su forma sin fundirlo, entre otras cualidades.
No obstante, era un material que tenía un peso considerable y no era muy práctico de llevar de un lado a otro, además de ser muy frágil ante cualquier impacto que pudiera ocasionar su ruptura. Hoy en día, gran parte de la producción de botellas se hace a partir de plástico. Este material tiene propiedades estéticas y funcionales similares, y vencen a algunas de las desventajas que presentan las botellas de vidrio. Desde el punto de vista de procesamiento del producto, aminora costos de producción en materia prima, equipos y energía utilizada en la fabricación. Sin embargo, en el diseño hay otros temas importantes a considerar como la sostenibilidad y el medio ambiente. Eso hace que el vidrio siga tan vigente como las botellas de plástico, ya que su impacto contaminante es menor.
Es importante y se necesita información sobre los materiales en cada etapa del diseño, pero en niveles muy diferentes de amplitud y precisión. En la conceptualización podemos definir (seleccionar) qué familia de materiales (metales, cerámicos, polímeros y compuestos) es la más idónea para esa aplicación. Durante la estructuración, definiremos la clase de materiales (aleaciones ferrosas, vidrios, termoplásticos) que pueden adaptar la forma del diseño y la escala. En la etapa de detalles podremos elegir un material conciso (vidrio borosilicato) que satisfaga las inquietudes de fabricación, ensamblaje y propiedades específicas para la aplicación. Se considera en esta última etapa, alcanzar con los materiales esas propiedades que destaquen y los diferencien, como una medida de la excelencia de elección.
La innovación es una de esas palabras que de repente parece estar a nuestro alrededor. Las empresas se preocupan por su capacidad de innovar, de la que supuestamente depende su futuro. Las empresas deben poder adaptarse y evolucionar si desean sobrevivir. Si operan con un conocimiento superior que el de sus competidores, aplicando de manera correcta este sistema de diseño y selección, inevitablemente llegarán al mercado con un producto que cambia la base de la competencia. La capacidad de cambiar y adaptarse es esencial para la supervivencia.
Por Verónica Bringas Rodríguez
Profesora del Departamento de Ciencias Naturales de la Universidad Católica San Pablo.
Doctorando del programa de Ciencias y Tecnologías Ambientales, Maestra en Medio Ambiente y Sistemas Integrados de Gestión e Ingeniera de Materiales por la Universidad Nacional de San Agustín de Arequipa.