Indice
1.
Introducción.
2. Tendencias del desarrollo de la
tecnología y ciencia de los materiales a nivel
mundial
3. Líneas De Investigación
En El Area De Materiales A Nivel Mundial
4. Bibliografía
El progreso de la Humanidad, se basa en un intenso
desarrollo de la Microelectrónica, la Informática, la Automatización y Robotización de la
Producción, en el empleo de
nuevos materiales y
nuevas
tecnologías, en la utilización de nuevos
manantiales de energía y en el fomento de la Biotecnología.
La riqueza material de un país, depende de la
producción de bienes y
servicios,
mediante el empleo coordinado de los recursos
humanos y materiales. La tecnología contribuye
al uso más eficiente de los recursos.
La tecnología moderna requiere de materiales con una
variedad de propiedades, con un bajo costo de
obtención y con una alta versatilidad para ser
transformado en elementos estructurales en los procesos de
fabricación.
La tecnología moderna con la incorporación de la
Informática y la Robótica,
no solo que ha efectivizado la obtención y el tratamiento
de los materiales; sino que ha mejorado la capacidad de control y
direccionamiento de los procesos internos que en ellos
ocurre.
El número de materiales disponibles se calcula
están entre 40.000 y 80.000. En su historia, la Humanidad fue
dividida en épocas que daban cuenta del principal material
que se usaba (la edad de piedra, bronce, etc.), hoy no podemos
hablar de un sólo material que nos distinga sino de varios
de ellos, estamos en la era de los Nuevos Materiales. Todas estas
consideraciones determinan que existan nuevos conceptos
básicos a ser estudiados y comprendidos.
Las edades en las cuales el Hombre ha
vivido se han denominado por los materiales que él
preferentemente a usado: piedra, bronce, hierro. Hoy no
estamos en la era de un solo material, es la época de un
inmenso rango de materiales. Nunca ha existido una época
en la cual la evolución de los materiales fuese tan
rápida y el rango de sus propiedades más
variado.
Una de las razones de la evolución técnica e
industrial de los países desarrollados es que, cuando fue
preciso, la industria
encontró entre los materiales existentes, la propiedades
necesarias para prestaciones
extremas.
Los factores que han influenciado sobre la industria desarrollada
son:
- Necesidad de economizar energía
- Urgencia de conservar el medio
ambiente - Conveniencia de disminuir el consumo de
materiales estratégicos. - Necesidad de aumentar su competitividad en los mercados.
Se consideran como materiales estratégicos
aquellos que reúnen las siguientes características:
- No se producen, o al menos, no se obtienen en
cantidades suficientes. - Son esenciales para la producción
industrial. - Tienen pocos o ningún otro sustituto, y su
reciclaje es
difícil. - La producción está concentrada en un
número restringido de terceros
países.
La introducción de los nuevos materiales en las
industrias viene
motivado por los siguientes factores:
- Ahorro de energía en los procesos de
fabricación. - Eliminación de residuos dañinos para el
medio y la salud. - Sustitución de materiales considerados
estratégicos. - Aumento de la competitividad industrial (mejores
características y calidad del
producto). - Economía en el empleo de los materiales, por
aumento de la duración. - Mejor aprovechamiento de los materiales durante los
procesos de fabricación. - Aumento de la seguridad en
el
trabajo. - Reciclado de materiales.
- Aprovechamiento de residuos.
- Incremento del valor
agregado de los productos. - Creación y multiplicación de segmentos
innovadores dentro de las industrias.
La sección de materiales en una industria cumple
con las siguientes funciones:
- Desarrolla nuevos procesos en los materiales para
ingeniería. - Prepara y asigna estandarizaciones y dibujos de
ingeniería para estos materiales y procesos. - Evalúa nuevos y mejorados métodos
de pruebas,
procedimientos
y equipos para el laboratorio. - Resuelve dificultades y problemas
únicos en la producción. - Investiga causas de fallas de las piezas e inicia las
acciones
correctivas. - Da servicio de
pruebas y consultas técnicas.
Para nuestro país, el poder ir
superando el subdesarrollo
en el que lamentablemente se halla inmerso, pasa necesariamente
por el impulso a la investigación científica tanto
básica como aplicada. Lamentablemente los recursos
destinados con este fin son completamente exiguos, la información sobre los desarrollos
tecnológicos y los avances científicos es
dramáticamente escasa.
La Humanidad ha superado la etapa en la cual teníamos que
aceptar la disposición de la Naturaleza a
nivel atómico y molecular, ahora esta puede ser
modificada, reacomodada o "construida" a fin de obtener un
material que se adecue a satisfacer las necesidades
específicas que de él se requieran. Tal es el caso
de las mezclas
poliméricas y aleaciones
metálicas, los nuevos materiales cerámicos y el
amplio mundo de los materiales compuestos
El país cuenta con abundantes recursos materiales, pero
éstos deben ser caracterizados adecuadamente para darles
un uso óptimo.
2. Tendencias del desarrollo
de la tecnología y ciencia de los
materiales a nivel mundial
Hasta los años 60 "materiales de
ingeniería" era sinónimo de "metales"; pero
desde esa época hasta nuestros días todo ha
cambiado. La velocidad de
desarrollo de las nuevas aleaciones metálicas es
más bien baja, la demanda de
acero y de hierro
fundido ha caído. Las industrias de polímeros y
materiales compuestos crecen rápidamente, al igual que las
proyecciones de desarrollo de las nuevas cerámicas.
Las tecnologías modernas asociadas a la producción
industrial contemporánea, demandan un desarrollo de
productos cuya realización está vinculada al uso de
materiales con propiedades muy bien determinadas y a la selección
de procedimientos mejor adaptados al éxito
económico de los productos.
Las nuevas líneas generales de producción, tienden
a conformar materiales más fiables ligeros y resistentes
con una economía de recursos óptima. Entre
éstas líneas está el desarrollo
de:
- Aleaciones metálicas resistentes a altas
temperaturas. - Metales amorfos.
- Cerámicas técnicas
- Polímeros especiales
- Materiales compuestos
Todos estos constituyen los llamados Nuevos Materiales,
los cuales conciernen a los materiales que resultan de un control
óptimo de su microestructura o de la combinación de
diversos materiales. Estos nuevos materiales exigen un intenso
desarrollo de los métodos de análisis tanto macroscópicos como
microscópicos de las propiedades mecánicas,
físicas, químicas y tecnológicas; así
como de los procedimientos para alterar o modificar dichas
propiedades.
Además la tendencia del desarrollo actual tiene en
consideración: el costo de fabricación tanto
económico como ambiental, la utilización y la
disposición final del producto en función de
su posible reciclaje, degradación o eliminación.
Las regulaciones internacionales sobre el destino final y el
proceso de
fabricación del material cada vez son más
respetuosas del medio ambiente
En general la CCMM está ocupada en la creación de
nuevos materiales y en el mejoramiento sustancial de las
propiedades de los materiales tradicionales. (15
El desarrollo de la Ciencia y
la Tecnología de los Materiales en las próximas
décadas se prevé estará caracterizada por
los siguientes aspectos:
- Existe la tendencia a sustituir los materiales
metálicos y sus aleaciones por los plásticos, cerámicos y compuestos,
debido a sus bajo costo y durabilidad. - Se propenderá a elevar la resistencia
mecánica y las propiedades anticorrosivas
de los aceros en condiciones extremas (altas temperaturas,
presiones y medios
altamente corrosivos), variando la microestructura en base de
la sustitución de algunos elementos aleantes
tradicionales, disminución del tamaño de grano y
tratamientos termomecánicos. (19) - Se intensificará el uso de los aceros
esferoidizados y colados en forma continua para la
fabricación de elementos de máquinas. - Se espera un incremento notable del uso de metales y
aleaciones ligeras (Especialmente Aluminio y
sus aleaciones Al-Zn-Mg-Cu, Al-Zn-Mg) en la fabricación
de elementos de máquinas especialmente para la industria
automotriz y aeronáutica. - Se intensificará la investigación de las aleaciones
superplásticas con una elevada resistencia a la corrosión. - Se ampliará y profundizará el
conocimiento y la tecnología del tratamiento
térmico de envejecimiento de las aleaciones
ligeras. - La industria ha intensificado el uso de materiales
poliméricos y cerámicos en la fabricación
de algunos tipos de elementos de máquinas debido a su
menor peso específico y costo con respecto a los
materiales metálicos. - Se han creado y se continuarán creando nuevos
métodos de análisis microscópico y
macroscópico de estos materiales; así como nuevos
procesos tecnológicos de conformación y
tratamiento de los mismos. - Los tratamientos térmicos se están
sofisticando con el uso de microprocesadores que maximizan la eficiencia de
los sistemas y
controlan adecuadamente los procesos. - Los procesos de endurecimiento más utilizados
serán por láser,
haz de electrones, por inducción en atmósferas controladas o al
vacío. - Se hará más frecuente el uso de medios
refrigerantes poliméricos y compuestos
orgánicos solubles en agua. - En lo que se refiere a las perspectivas de desarrollo
del Conformado Mecánico sin arranque de viruta, se
prevé un repunte del estampado para confeccionar piezas
de partes críticas, que reemplazarán a las
forjadas y fundidas y que tendrán menor peso y
tamaño. (15) - Se pondrá mucho énfasis en el
conformado de materiales superplásticos para la
fabricación de piezas de formas complicadas. - Se dará mucha importancia a la
fabricación de alambres multifilamentarios y
superconductores en base de vanadio y germanio. - La tecnología de soldadura
incrementará los procesos automáticos y
semiautomáticos. Se mejorará la
composición de los electrodos no sólo para
mejorar la calidad de la soldadura, sino para hacer cada vez
más débil su dependencia en las habilidades del
operador. - Dentro de los procesos de soldadura, el láser
tendrá cada vez mayores aplicaciones, al igual que el
ultrasonido para el control de
calidad de la misma. - Se investigarán intensamente las propiedades
de los materiales compuestos, así como se crearán
nuevos procesos de conformado de los mismos. - Se incorporará cada vez con mayor intensidad
la Computación y la Robótica en el
análisis de los procesos internos de los materiales
así como en los procesos de conformado de los
mismos. - Los tratamientos superficiales tenderán a ser
reemplazados por los recubrimientos
plásticos. - Se crearán nuevos procesos de conformado para
los materiales plásticos, cerámicos, compuestos y
polvos metálicos. - Se dará mucha importancia al reciclaje de los
materiales debido a que escasean en el mercado
ciertos elementos químicos que juegan un papel
preponderante en las aleaciones. - Se dará mucho énfasis a la
investigación de las propiedades útiles de los
materiales, dando una gran preferencia a los materiales
altamente puros y a los compuestos.
El objetivo de la
preservación de los materiales será concluir el
ciclo de vida
de los mismos de tal manera que los desechos llegue a ser
material de potencia
concluida.
Entre los problemas mas agudos que tiene que enfrentar la ciencia
y la tecnología de estos materiales tenemos.
- Investigar las propiedades y microestructura de un
material compuesto. - Crear una nueva teoría de la Resistencia de
Materiales. - Lo anterior implica la creación de nuevos
métodos de diseño para materiales
compuestos. - Automatizar la fabricación de piezas de
materiales compuestos y mejoramiento de su calidad.
Considerando que en el futuro próximo la población aumentará su confianza en
la ciencia y la tecnología, se esforzará para
mejorar la calidad del medio ambiente y
fundamentalmente volcará su atención a la calidad de
vida; se puede prever un gran dinamismo en los modelos de
producción y consumo.
Los aspectos más importantes que se deben tomar en cuenta
a futuro son: la disponibilidad, la utilización y la
preservación de los materiales.
Un razonable abastecimiento y una buena cantidad de reserva de
emergencia contrarrestará de alguna manera la deficiencia
de los materiales.
3. Lineas De Investigacion
En El Area De Materiales A Nivel Mundial
Los nuevos materiales surgieron bajo la perspectiva del
desarrollo de proyectos del
espacio y de defensa militar, sin embargo actualmente ocupan un
sector importante del mercado y se proyectan a cobrar mayor
preponderancia al diversificar sus aplicaciones y ofrecer
precios cada
vez más competitivos frente a los materiales
tradicionales.
Las industrias del sector metálico, plástico y
cerámico, deberán entrar en un proceso de
transformación y reconversión hacia el uso de
materiales compuestos, si desean conservar sus espacios de
mercado frente a los productos que serán ofertados desde
afuera, facilitados por la inclusión del país en
los bloques del comercio
internacional.
En la obtención de un nuevo material, se admiten tres
fases de investigación y desarrollo:
- Utilización de conocimientos
interdisciplinarios, teóricos y experimentales, para
caracterizar los nuevos materiales, tratando de controlar las
propiedades de los mismos, correlacionando la estructura
microscópica con la macroscópica. - Conseguir métodos y técnicas de
producción de nuevos materiales a nivel
industrial. - Ingeniería de Materiales, con los objetivos
de:
- Combinar propiedades de distintos materiales para
generar uno nuevo (materiales compuestos) - Desarrollar parámetros que describan los
nuevos materiales y a sus métodos de
obtención. - Encontrar nuevos productos en los cuales se puedan
aplicar los nuevos materiales. - Materiales metálicos y compuestos de matriz
metálica, aleaciones no ferrosas, superaleaciones,
compuestos de matriz metálica y compuestos
intermetálicos. - Materiales para aplicaciones: magnéticas
(imanes de tierras raras, imanes unidos mediante
polímeros), ópticas (materiales ópticos
con índice de transmisión variable),
eléctricas (conductores metálicos endurecidos por
envejecimiento, conductores poliméricos, materiales
piezoeléctricos y de superconductividad
(superconductores a altas temperaturas. - Materiales no metálicos para altas
temperaturas: materiales fibrosos y cerámicas mejoradas
en cuanto a durabilidad. - Polímeros y compuestos de matriz
orgánica: mezclas poliméricas, polímeros
con aditivos y compuestos orgánicos. - Materiales para aplicaciones especializadas:
biomateriales (materiales compuestos para implantes y
ligamentos ortopédicos de larga duración,
materiales bioabsorbibles y histocompatibles para
bioinstrumentos, tales como membranas, bolsas, agujas y
jeringuillas), materiales de embalaje y envasado,
multimateriales (materiales de multicapas). - Garantizar el proceso y el producto: métodos
nuevos o mejorados para la observación de materiales y
caracterización de defectos, mejora de la capacidad de
vigilancia de las condiciones de uso mediante sensores
optimizados y métodos de inspección en proceso
basados en soluciones
líquidas. - Técnicas de tratamiento de superficies:
modificación de las superficies mediante recubrimientos
y otros métodos. - Técnicas de moldeo, montaje y unión:
procesos y técnicas de control para montaje, conformado
y unión de materiales compuestos y multicapas, mejorar
los procesos de fundición, moldeado , conformado y
maquinado. - Procesos de partículas y polvos: productos en
partículas con características bien precisas
tales como propiedades funcionales, distribución del tamaño de las
partículas y otros.
- J.A.Sabato. Visión El pensamiento
Latinoamericano en la Problemática
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1992 - Madroñero A. Tecnología e
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Autor:
Víctor Manuel Cárdenas