Por que o engenheiro deve conhecer materiais?

Sendo uma engenharia relativamente nova porém bastante promissora, há quem ainda pergunte o que é engenharia de materiais. A fim de introduzir um pouco sobre essa apaixonante engenharia, o presente artigo espera despertar no leitor o interesse para conhecer essa área de atuação do engenho humano.

A engenharia de materiais atua na gestão, supervisão e orientação técnica de projetos e processos no que diz respeito à produção, transformação e uso de materiais. A engenharia de materiais também engloba pesquisas e a criação de novos materiais, como resinas, plásticos, cerâmicas e ligas metálicas, aperfeiçoando suas propriedades e estabelecendo novas combinações, que resultam em produtos inéditos. Além de estudar alternativas de aplicação de materiais já conhecidos em diversos tipos de produto.

O engenheiro de materiais se responsabiliza por todo o processo de fabricação, desde a seleção da matéria-prima e definição dos métodos de produção até o emprego desse material naquela determinada aplicação.

Um exemplo disso seria uma engrenagem metálica: ela precisa de resistência ao desgaste e também não pode ser frágil, ou seja, uma matriz dúctil. Para que isso ocorra, a superfície da peça precisa de alta dureza e resistência para resistir ao atrito das engrenagens entre si, e a parte interna da peça precisa de alta tenacidade ao impacto, para que sobre os esforços, a peça não quebre de forma frágil. A maneira de atingir esses objetivos é por meio da escolha de uma liga ou metal dúctil de base, porém essa matriz deve ser capaz de sofrer um endurecimento superficial, seja esse endurecimento por encruamento superficial, tratamento superficial termo-químico ou tratamentos térmicos superficiais.

Classes de materiais

Polímeros: No mundo de hoje em dia, é impensável viver sem esses materiais; eles fazem parte das nossas embalagens, roupas, utensílios, roupas, veículos, dentre vários outros itens que estão intrinsecamente ligados a nossa vida, o que os tornam indispensáveis. Os polímeros, no geral, apresentam boa resistência mecânica, baixa densidade, são isolantes térmicos e elétricos, fazendo deles uma ótima opção para itens básicos. Porém, nem todos os polímeros apresentam “boa” resistência mecânica, existem também aqueles de alto desempenho, os quais apresentam propriedades excepcionais em relação resistência/peso como fibras de carbono, fibras de poliamida (Kevlar), dentre outros, que simplesmente são incomparáveis em relação à resistência/peso com os demais.

Metais:Os materiais que movem nossas construções e grandes máquinas. É impossível pensar em indústrias, construção civil e veículos sem pensar em metais. Quando se trata das classes de materiais, esses são aqueles que comumente apresentam alta resistência e conformabilidade, mas também apresentam alta densidade, ou seja, são mais pesados, mas em compensação podem ter altíssimas resistências mecânicas, confiabilidade e reprodutibilidade. Isso pode ser visto em veículos, como carros e aviões, na construção civil, como vergalhões no concreto armado, e em máquinas, como prensas.

Cerâmicas:historicamente a classe de materiais que primeiro foi utilizada pelo homem, sendo a argila usada para confecção de potes e panelas. As cerâmicas são isolantes térmicos e elétricos, apresentam alta estabilidade química, resistência a elevadas temperaturas e alta dureza, no entanto são frágeis. Vidros, pigmentos, cimentos, tijolos, louças sanitárias são produtos fabricados com esta classe de materiais. Além destes velhos conhecidos, existem as cerâmicas avançadas, são materiais de alta tecnologia produzindo devido suas propriedades elétricas, eletromagnéticas, fotocatalíticas, dentre outras.

Compósitos: Devido a demanda por materiais com características únicas, que conseguisse juntar propriedades intrínsecas de diferentes classes de materiais, surgiu essa nova classe, materiais compósitos. Eles são formados pela junção de dois ou mais materiais com objetivo de somar propriedades que não são conseguidas em um material isolado. Um exemplo cotidiano de compósito é o concreto, ele é formado pela matriz de cimento Portland reforçado por areia e pedregulho, podendo ainda ser reforçado com vergalhões. Um exemplo de alto desempenho seriam peças de fibra de carbono, que tipicamente se chamam somente pelo nome da fibra, porém, elas são formadas por uma matriz de resina epóxi, que tem a função de “ligar” as fibras entre si. Há também materiais naturais que integram esta classe de materiais, como madeira e ossos.

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