Se han desarrollado distintos procesos de fabricación para innovar en productos ya existentes y se han creado nuevos productos.
Naturaleza del diseño:
En ocasiones, los diseñadores crean productos de tal forma que sean fáciles de fabricar. El diseño para fabricación existe en casi todas las ramas de la ingeniería, pero puede variar considerablemente en función de las tecnologías de fabricación utilizadas. Esta práctica no solo se centra en el diseño de los componentes de un producto, sino también en el control y la garantía de la calidad.
¿Qué es el diseño?
1.11.Los diseñadores deben explorar críticamente los últimos avances en tecnología a fin de determinar si se pueden usar para desarrollar la mejor solución a un problema. Los métodos tradicionales pueden ser más adecuados y fáciles de usar.
Objetivos:
Objetivo general 8: Los avances en impresión en 3D ha permitido tener impresoras 3D en el hogar. Los clientes pueden descargar planos de productos desde Internet e imprimir ellos mismos esos productos.
Guía de Tecnología del Diseño – Primeros exámenes: 2020
Idea fundamental:Se han desarrollado distintos procesos de fabricación para innovar en productos ya existentes y se han creado nuevos productos.
4.4 Procesos de fabricación
Naturaleza del diseño:
En ocasiones, los diseñadores crean productos de tal forma que sean fáciles de fabricar. El diseño para fabricación existe en casi todas las ramas de la ingeniería, pero puede variar considerablemente en función de las tecnologías de fabricación utilizadas. Esta práctica no solo se centra en el diseño de los componentes de un producto, sino también en el control y la garantía de la calidad. (1.11)
Conceptos y principios:
Técnicas aditivas: creación rápida de prototipos de papel, fabricación de objetos laminados y estereolitografía
Técnicas de desgaste o sustractivas: corte, mecanizado, torneado y abrasión
Tecnologías de conformación: moldeado, termoconformado, laminación, colado, tejido de punto y tejido por urdimbre
Técnicas de unión: permanentes y temporales, mediante fijaciones, adhesivos y fusión
Orientación:
Selección de técnicas de fabricación adecuadas en función de las características del material (forma, punto de fusión, punto de reblandecimiento), costo, capacidad, escala de producción y propiedades deseadas
Ventajas y desventajas de usar las diferentes técnicas
Contextos de diseño en los que se usen diferentes procesos de fabricación
Mentalidad internacional:
En regiones y países tecnológicamente más avanzados se tiende a usar procesos más modernos y más caros.
Utilización:
Temas 2, 3 y 10 de Tecnología del Diseño
Evaluación interna de Tecnología del Diseño
Objetivos generales:
Objetivo general 8: Los avances en impresión en 3D ha permitido tener impresoras 3D en el hogar. Los clientes pueden descargar planos de productos desde Internet e imprimir ellos mismos esos productos.
Guía de Tecnología del Diseño – Primeros exámenes: 2020
La escala de producción depende del número de productos requeridos.
Naturaleza del diseño:
Las decisiones sobre la escala de producción están determinadas por el volumen o cantidades necesarias, los tipos de materiales usados para fabricar los productos y el tipo de producto que se está fabricando. También hay que tener en cuenta el personal para mano de obra, los recursos y las finanzas.
¿Qué es el diseño?
1.15. Un diseñador debe mantener una visión imparcial de una situación y evaluar objetivamente un contexto, resaltando los puntos fuertes y débiles, así como las oportunidades de un producto, servicio o sistema.
Objetivos:
Objetivo general 9:El creciente fenómeno de la adaptación masiva involucra a los clientes en el proceso de diseño, ya que les permite elegir características que hacen que un producto sea único y personalizado. Las compañías han creado “estaciones de diseño” en las tiendas, donde los clientes pueden crear modelos virtuales en 3D, “probarlos” usando tecnología digital y realizar el pedido.
Guía de Tecnología del Diseño – Primeros exámenes: 2020
Idea fundamental: La escala de producción depende del número de productos requeridos.
4.3 Escalas de producción
Naturaleza del diseño:
Las decisiones sobre la escala de producción están determinadas por el volumen o cantidades necesarias, los tipos de materiales usados para fabricar los productos y el tipo de producto que se está fabricando. También hay que tener en cuenta el personal para mano de obra, los recursos y las finanzas. (1.15)
Conceptos y principios:
Producción artesanal o fuera de lote, producción por lotes y de flujo continuo
Adaptación masiva
Orientación:
Elección de una escala de producción adecuada
Ventajas y desventajas de usar distintas escalas de producción
Mentalidad internacional:
La adaptación masiva permite que los productos globales se conviertan en artículos individuales.
Utilización:
Temas 3 y 10 de Tecnología del Diseño
Evaluación interna de Tecnología del Diseño
Tema 5 de Gestión Empresarial
Objetivos generales:
Objetivo general 9: El creciente fenómeno de la adaptación masiva involucra a los clientes en el proceso de diseño, ya que les permite elegir características que hacen que un producto sea único y personalizado. Las compañías han creado “estaciones de diseño” en las tiendas, donde los clientes pueden crear modelos virtuales en 3D, “probarlos” usando tecnología digital y realizar el pedido.
Guía de Tecnología del Diseño – Primeros exámenes: 2020
“Cuando se deforma un material piezoeléctrico, emite una pequeña descarga eléctrica. Cuando lo atraviesa una corriente eléctrica, aumenta su tamaño hasta un máximo del 4% de su volumen. Estos materiales se usan ampliamente como sensores en distintos entornos. No se requieren detalles específicos de la estructura cristalina. Los materiales piezoeléctricos se pueden usar para medir la fuerza de un impacto, por ejemplo, en el sensor del airbag de un vehículo. El material siente la fuerza de un impacto en el vehículo y envía una carga eléctrica para activar el airbag.”(1)
Memoria geométrica:
“Las aleaciones con memoria geométrica son metales que tienen pseudoelasticidad y un efecto de memoria geométrica debido a la reorganización de sus moléculas. La pseudoelasticidad se produce sin que cambie la temperatura. La carga en las aleaciones con memoria geométrica genera una reorganización molecular, que se invierte cuando disminuye la carga y el material vuelve a su forma original. El efecto de memoria geométrica permite deformaciones extremas en un material, que puede volver a su forma original mediante su calentamiento. Entre las aplicaciones de la pseudoelasticidad se incluyen las monturas para gafas, herramientas médicas y antenas para teléfonos móviles. Algunas aplicaciones del efecto de memoria geométrica son las extremidades robóticas (manos, brazos y piernas). Es difícil replicar cualquier movimiento simple del cuerpo humano, por ejemplo, la fuerza de sujeción necesaria para tomar distintos objetos (huevos, bolígrafos, herramientas, etc.). Las aleaciones con memoria geométrica son fuertes y compactas, y se pueden usar para crear movimientos suaves y realistas. El control informático del tiempo y el tamaño de la corriente eléctrica que viaja a través de una aleación de memoria geométrica puede controlar el movimiento de una articulación artificial. Otros desafíos de diseño en cuanto a articulaciones artificiales incluyen el desarrollo de software informático para controlar sistemas musculares artificiales que sean capaces de movimientos suficientemente amplios y similares en velocidad y precisión a los reflejos humanos.”(1)
Fotocromatismo:
“El fotocromatismo hace referencia a un material que puede experimentar un cambio reversible de color cuando se expone a la luz. Una de las aplicaciones más populares son las lentes para gafas que cambian de color, que se pueden oscurecer cuando brilla el sol. Un componente químico, ya sea en la superficie de la lente o dentro del vidrio, reacciona a la luz ultravioleta, lo que provoca el cambio de forma y, por tanto, de sus espectros de absorción de luz.”(1)
Electroestáticidad y Magnetoreostaticidad:
“Los materiales electroreostáticos y magnetoreostáticos son fluidos que pueden experimentar cambios drásticos en su viscosidad. Estos materiales pueden variar de fluido espeso a sólido en una fracción de segundo al exponerse a un campo magnético (materiales magnetoreostáticos) o eléctrico (materiales electroreostáticos), y el efecto se invierte cuando desaparece el campo. Los fluidos magnetoreostáticos se están desarrollando para su uso en amortiguadores de choque, amortiguadores de lavadoras, miembros protésicos, equipamiento para ejercicios y pulido de superficies en piezas de maquinarias. Los fluidos electroreostáticos se han desarrollado fundamentalmente para su uso en embragues y válvulas, así como soportes para motores diseñados para reducir el ruido y las vibraciones en los vehículos.”(1)
Termoelectricidad:
“La termoelectricidad es, en su forma más simple, la electricidad generada directamente a partir del calor. Requiere la unión de dos conductores distintos que, al calentarse, generan una corriente directa. Los circuitos termoeléctricos se han usado en zonas remotas y sondas espaciales para alimentar transmisores y receptores.”(1)
Referencias:
(1) Material de Ayuda al profesor de Tecnología del diseño (ibo.org)
“Algunas características estéticas son solo pertinentes para los alimentos, mientras que otras se pueden aplicar a más de un grupo de materiales. Aunque estas propiedades activan los sentidos humanos, las respuestas ante ellas varían de una persona a otra y resultan muy difíciles de cuantificar científicamente, a diferencia de las otras propiedades.” (1)
Son las características que activan los sentidos: vista (color o forma del producto), audición (sonidos producidos por el producto), tacto (textura del producto), olor o sabor. Hacen que el producto sea atractivo para el usuario. Son subjetivas, altamente dependientes de la cultura del usuario. Para determinar las adecuadas se necesita conocer bien al público objetivo.
Lo que determina el atractivo estético es cuando un producto es atractivo a la vista o agradable de experimentar. Se perciben a través de nuestros sentidos. Que un producto sea atractivo de ver o agradable de experimentar determina su atractivo estético.
Olfato: la capacidad de percibir olores florales, leñosos o resinosos, frutales no cítricos, olores químicos, mentolados o refrescantes, dulces, quemado o ahumado…
Gusto: agrio, dulce, picante.
Sonido: relacionado con los tonos pero también con el sonido de una manzana crujiente o una bolsa de chips / crujientes que produce un sonido crujiente.
Textura: es cómo se siente o se ve algo, puede ser rugoso o suave.
Apariencia: el diseño de la apariencia en un producto debe ser estéticamente agradable para atraer a un cliente. a menos que sea para un determinado mercado.
Color: puede ser cálido (por ejemplo, marrones) o frío (por ejemplo, azul) puede tener efectos psicológicos (por ejemplo, los verdes son relajantes)
Forma: geométrica u orgánica.
Algunas características estéticas solo son relevantes para los alimentos, mientras que otras se pueden aplicar a más de un grupo de materiales. Aunque estas propiedades activan los sentidos de las personas, las respuestas a ellas varían de un individuo a otro, y son difíciles de cuantificar científicamente, a diferencia de las otras propiedades.
Referencias:
(1) Material de Ayuda al profesor de Tecnología del diseño (ibo.org)
“Las propiedades mecánicas son las que describen el comportamiento de un material ante las fuerzas aplicadas sobre él, por eso son especialmente importantes al elegir el material del que debe estar construido un determinado objeto.” (1)
Tensión de Rotura y esfuerzo de compresión:
Tensión es la reacción que se produce en el interior de la pieza a ensayar, cuando sobre ésta se aplica una carga. La tensión es siempre de la misma magnitud y de sentido contrario a la carga aplicada. Se mide en Pascales, que es la tensión que genera una carga de un Newton de fuerza aplicada sobre una superficie de un metro cuadrado. Esta unidad suele ser muy pequeña para medir las tensiones a las que están sometidos los materiales, por lo que también se suele utilizar el megapascal (Mp un millón de veces mayor). En ocasiones se utiliza el Kg/cm2.
Según el punto de aplicación, la dirección y el sentido de la carga podemos diferenciar tres tipos de tensión: tensión de tracción, tensión de compresión y tensión tangencial.
Tensión de tracción es la que se opone a una fuerza que tiende a estirar el cuerpo. Se produce sometiendo al cuerpo a dos cargas de igual dirección, sentido contrario y divergentes.
“La tensión de rotura (resistencia a la tracción) es importante a la hora de elegir materiales para cuerdas y cables, por ejemplo, en un ascensor.”
Tensión de compresión es la que se opone a una fuerza que tiende a comprimir el cuerpo. Se produce sometiendo al cuerpo a dos cargas de igual dirección y sentido contrario y convergente.
Tensión tangencial es la que se opone a un movimiento de torsión o de desplazamiento de una parte del cuerpo hacia otra. Se produce sometiendo al cuerpo a dos cargas de direcciones paralelas y sentido contrario, convergente o divergente. También se denomina tensión de corte, cizalla o flexión.
Rigidez:
La rigidez es la resistencia de un cuerpo elástico a la deformación al aplicarle una fuerza. Existen varias maneras de medir la rigidez del material dependiendo del estado de tensión al que está sometido. Estos incluyen el módulo de elasticidad (también conocido como módulo de Young), el módulo de cizalladura (también conocido como módulo de elasticidad transversal) y el módulo de compresión.
“La rigidez es importante cuando mantener la forma resulta fundamental para el rendimiento, por ejemplo, en el ala de un avión.”
Dureza:
La dureza es la oposición que ofrecen los materiales a alteraciones físicas como la penetración, la abrasión y el rayado. Por ejemplo: la madera puede rayarse con facilidad, esto significa que no tiene mucha dureza, mientras que el metal es mucho más difícil de rayar.
“La dureza es importante en caso de abrasión o cortes.”
Tenacidad:
Capacidad de un material de deformarse sin romperse bajo la acción de una fuerza. Lo contrario a la tenacidad es la fragilidad.
Ductilidad:
“La ductilidad es importante en la extrusión de materiales (no confundir con la maleabilidad, que es la capacidad de moldearse plásticamente).”
Se conoce como ductilidad a la propiedad de aquellos materiales que, bajo la acción de una fuerza, pueden deformarse en forma de hilo sin llegar a romperse. La ductilidad depende de la temperatura.
Maleabilidad:
Se conoce como maleabilidad a la propiedad de aquellos materiales que, bajo la acción de una fuerza, pueden deformarse en forma de láminas sin llegar a romperse. La maleabilidad depende de la temperatura.
Elasticidad:
Elasticidad es la propiedad mecánica que tienen ciertos materiales de sufrir deformaciones reversibles cuando se encuentran sujetos a la acción de fuerzas exteriores y de recuperar la forma original si estas fuerzas exteriores se eliminan.
Plasticidad:
La plasticidad es un comportamiento característico de ciertos materiales anelásticos consistente en la capacidad de deformarse permanente e irreversiblemente cuando se encuentra sometido a tensiones por encima de su rango elástico, es decir, por encima de su límite elástico.
Modulo de Young:
El módulo de Young también conocido como módulo de elasticidad, es una medida de la rigidez de un material elástico y es una cantidad utilizada para caracterizar los materiales. Se define como la relación de la tensión (la fuerza por unidad de área) a lo largo del eje a la tensión (relación de deformación sobre la longitud inicial) a lo largo de ese eje en el rango de tensión. Es un parámetro característico de cada material que indica la relación existente (en la zona de comportamiento elástico de dicho material) entre los incrementos de tensión aplicados (ds) en el ensayo de tracción y los incrementos de deformación longitudinal unitaria (de) producidos.
Equivale a la tangente en cada punto de la zona elástica en la gráfica tensión-deformación (s-e) obtenida del ensayo de tracción.
Ejemplo:
Imagina que a una goma y a un metal le aplicamos la misma tensión, observaremos una deformación elástica mucho mayor en la goma comparada a la deformación del metal. Esto demuestra que el módulo de Young en el metal es más alto que en la goma y, por tanto, es necesario aplicar una tensión mayor para que él sufra la misma deformación verificada en la goma.
Tensión mecánica:
Se define como la fuerza por unidad de área de un material y normalmente se determina aplicando una fuerza de tracción a una muestra de material.
Tensión mecánica (sigma) es igual a la fuerza partida del área transversal:
En el Sistema Internacional, la unidad de la tensión mecánica es el pascal (1 Pa = 1 N/m²).
Deformación:
La deformación o alargamiento se produce cuando sometemos un material a una carga, este material experimenta tensión y deformación. La deformación es el cambio en las dimensiones del cuerpo. Se puede medir en unidades de longitud, área o volumen, pero estas medidas van a depender del tamaño de la muestra. No es lo mismo una deformación de 1mm en una muestra de 1 cm, que en una carretera de 1 Km. Para dar cifras generales la deformación se expresa en tanto por ciento. Para ello se divide el cambio en la dimensión entre la dimensión original y se multiplica por 100.
Cuando se libera la carga a la que sometemos al material, la tensión desaparece pero la deformación puede desaparecer o no. En función de esto tenemos dos tipos de deformación: deformación elástica y deformación plástica.
Deformación elástica es la que desaparece por completo cuando el material se descarga. Esta recuperación de la forma primitiva se produce por la tendencia de los átomos a recuperar su distancia interatómica, alterada por la carga ejercida. Durante la deformación elástica se produce un cambio volumétrico que se recupera al cesar la carga.
Deformación plástica es la que es la que no se recupera al cesar la carga aplicada. Esta deformación se produce porque se ha forzado la distancia interatómica y las uniones atómicas se han roto, por lo que no hay ninguna fuerza que tienda a recuperar la situación anterior. Los átomos se desplazan en su posición, sin que haya cambio volumétrico pero sí de forma.
Las propiedades físicas de un material son aquellas propiedades que pueden determinarse sin daño o destrucción (sin necesidad de realizar pruebas destructivas) y se relacionan con la interacción del material con la energía y la materia en sus diversas formas.
Masa
“La masa expresa la cantidad de materia que hay en un objeto o un cuerpo.” (1) La unidad básica del Sistema Internacional para la masa es el Kilogramo (kg).
Peso
El peso es la fuerza con la que un cuerpo más masivo atrae a otro, en nuestro caso habitualmente ese cuerpo más masivo es la tierra. El peso es una fuerza y representa la masa de un objeto bajo la acción de la gravedad y se expresa mediante la segunda ley de Newton:
P = m · g
P = peso
m = masa
g = aceleración debida a la gravedad medida en m/s²
En la superficie terrestre la aceleración tiene un valor aproximado de 9,8 m/s² mientras que por ejemplo en la Luna ese valor es solamente 1,6 m/s² por lo que se entiende que el peso es variable.
Al ser una fuerza, en el Sistema Internacional se mide en Newtons:
1 N = 1 kg · 1 m/s²
N = Newton
kg = kilogramo
m/s² = metros / segundos al cuadrado
Volumen
“El volumen como magnitud es entendido como el espacio que ocupa un cuerpo.“(2) La unidad de medida de volumen en el Sistema Internacional de Unidades es el metro cúbico. Para medir la capacidad se utiliza el litro (l). Por razones históricas, existen unidades separadas para ambas, sin embargo están relacionadas por la equivalencia entre el litro y el decímetro cúbico:
1 dm3 = 1 litro = 0,001 m3 = 1000 cm3.
1 m3 = 1.000 l
Densidad
La densidad es una propiedad física característica de cualquier materia. Es la magnitud que expresa la relación entre la masa y el volumen de un cuerpo (m/v); es decir, es la cantidad de materia (masa) que tiene un cuerpo en una unidad de volumen. Su unidad en el Sistema Internacional es el kilogramo por metro cúbico.
ρ = (se lee ro es una letra griega) densidad expresada en kg/m³
m = masa expresada en kg
V = volumen expresado en m³
Cada sustancia/material, en su estado natural, tiene una densidad característica.
“La densidad es importante en relación con el peso y el tamaño del producto (por ejemplo, para su transporte). La comida envasada se vende por peso o volumen, y se requiere una consistencia concreta.”(5)
Resistividad y conductividad eléctrica
La resistividad y la conductividad eléctrica hacen ambas referencia a la dificultad o facilidad para pasar los electrones a través de un determinado material, son propiedades físicas inherentes a los materiales y determinan si un material es buen o mal conductor de la electricidad o buen o mal aislante.
La resistencia eléctrica de una material a la oposición que ofrece un material al paso de la corriente eléctrica.
La resistencia eléctrica se representa con la letra R, y se mide en el Sistema Internacional en Ohmios (Ω).
“La resistividad es la resistencia eléctrica específica de un determinado material a través de una determinada sección del material. Se designa por la letra griega ρ y se mide en ohm•metro (Ω•m)”(4)
R = es la resistencia eléctrica en ohmios
= es la sección transversal del material en m²
= es la longitud en m
Su valor describe el comportamiento de un material frente al paso de corriente eléctrica: un valor alto de resistividad indica que el material es mal conductor mientras que un valor bajo indica que es un buen conductor.
La resistividad es la inversa de la conductividad eléctrica; por tanto, ρ = 1/σ.
“La resistividad eléctrica es importante para elegir materiales conductores o aislantes.”(5)
La conductividad eléctrica (símbolo σ) es la medida de la capacidad de un material o sustancia para dejar pasar la corriente eléctrica a través de él. La conductividad depende de la estructura atómica y molecular del material. Los metales son buenos conductores porque tienen una estructura con muchos electrones con vínculos débiles, y esto permite su movimiento. La conductividad también depende de otros factores físicos del propio material, y de la temperatura.
La conductividad es la inversa de la resistividad ; por tanto, , y su unidad en el Sistema Internacional es el Siemens/metro equivalente a Ω−1·m−1.
Conductividad y expansión térmica
La conductividad térmica es una propiedad física de los materiales que mide la capacidad de conducir calor. Esta propiedad depende principalmente del material y la temperatura.
En los metales es alta mientras que en los materiales cerámicos y los polímeros es baja.
“La conductividad térmica es importante para los objetos que se van a calentar, los que son conductores o los que se deben aislar de ganancias o pérdidas de calor.”(5)
“La expansión térmica es el incremento en el volumen de un material a medida que aumenta su temperatura; por lo general, se expresa como un cambio fraccionario en las medidas por unidad de cambio de temperatura. Cuando el material es sólido, la expansión térmica se describe en términos de cambio de longitud, altura o grosor. Si el material es líquido, por lo general se describe como un cambio de volumen. Debido a que las fuerzas de unión entre átomos y moléculas varían de material a material, los coeficientes de expansión son característicos de los elementos y compuestos.”(6)
“La expansión térmica (expansividad) cobra importancia cuando se unen dos materiales distintos. Estos pueden experimentar posteriormente grandes cambios de temperatura mientras permanecen unidos.”(5)
Dureza
La dureza es la oposición que ofrecen los materiales a alteraciones físicas como la penetración, la abrasión y el rayado. Por ejemplo: la madera puede rayarse con facilidad, esto significa que no tiene mucha dureza, mientras que el metal es mucho más difícil de rayar.
“La dureza es importante cuando se requiere resistencia frente a la penetración o los arañazos. Las baldosas de cerámica son extremadamente duras y resistentes a los arañazos.”
Referencias:
(1) A. 2018,11. Concepto de Masa. Equipo de Redacción de Concepto.de. Obtenido 2019,04, de https://concepto.de/masa/)
(2) A. 2019,03. Concepto de Volumen. Equipo de Redacción de Concepto.de. Obtenido 2019,04, de https://concepto.de/volumen/
(4) Física universitaria con física moderna Volumen 2, página 851. Sears y Zemansky, decimosegunda edición. Año 2009.
(5) Material de Ayuda al profesor de Tecnología del diseño (ibo.org)
Los materiales se clasifican en seis grupos básicos en función de sus distintas propiedades.
Naturaleza del diseño:
Los materiales compuestos son importantes en un mercado global altamente competitivo. Con frecuencia se están produciendo nuevos materiales y tecnologías para el diseño y la fabricación rápida de productos de materiales compuestos de alta calidad. Los materiales compuestos están sustituyendo a los más tradicionales ya que se pueden crear con propiedades diseñadas específicamente para la aplicación deseada. La fibra de carbono ha desempeñado un papel fundamental en la reducción del peso de los vehículos y aeronaves.
El papel de la ciencia y la tecnología en el diseño
2.2. La tecnología tradicional consistía en artefactos útiles, a menudo con una comprensión limitada de la ciencia en la que se basaba su producción y utilización. La tecnología moderna, en cambio, conlleva la aplicación de descubrimientos científicos para generar artefactos útiles.
Objetivos:
Objetivo general 1: Siempre que los diseñadores desarrollen nuevos productos deben tener en cuenta los materiales disponibles. En un intento por incrementar la productividad y reducir el peso, las piezas de fibra de carbono son a menudo pegadas unas a otras. El uso de un adhesivo de epoxi en lugar de los métodos tradicionales de unión permite que los fabricantes creen formas complejas rápida y fácilmente. Estos materiales y métodos se están trasladando a los productos que adquieren los consumidores.
Guía de Tecnología del Diseño – Primeros exámenes: 2020
Idea fundamental: Los materiales se clasifican en seis grupos básicos en función de sus distintas propiedades.
4.2f Materiales compuestos
Naturaleza del diseño:
Los materiales compuestos son importantes en un mercado global altamente competitivo. Con frecuencia se están produciendo nuevos materiales y tecnologías para el diseño y la fabricación rápida de productos de materiales compuestos de alta calidad. Los materiales compuestos están sustituyendo a los más tradicionales ya que se pueden crear con propiedades diseñadas específicamente para la aplicación deseada. La fibra de carbono ha desempeñado un papel fundamental en la reducción del peso de los vehículos y aeronaves. (2.2)
Conceptos y principios:
Forma: fibras, láminas, partículas y matriz
Proceso: tejido, moldeado, pultrusión y laminado
Composición y estructura de materiales compuestos: hormigón, pavimento de parqué, madera contrachapada, aglomerado, plástico reforzado con fibra de vidrio, Kevlar®, plástico reforzado con carbono y madera laminada
Orientación:
Fibras/láminas/partículas: textiles, vidrio, plásticos y carbono
Matriz: termoplásticos, plásticos termoestables, cerámicas y metales
Ventajas y desventajas de los materiales compuestos
Contextos de diseño en que se usan distintos tipos de materiales compuestos
Mentalidad internacional:
Muchos materiales compuestos son caros de producir y su expansión global es limitada.
Utilización:
Temas 2, 5 y 10 de Tecnología del Diseño
Opción A de Química
Objetivos generales:
Objetivo general 1: Siempre que los diseñadores desarrollen nuevos productos deben tener en cuenta los materiales disponibles. En un intento por incrementar la productividad y reducir el peso, las piezas de fibra de carbono son a menudo pegadas unas a otras. El uso de un adhesivo de epoxi en lugar de los métodos tradicionales de unión permite que los fabricantes creen formas complejas rápida y fácilmente. Estos materiales y métodos se están trasladando a los productos que adquieren los consumidores.
Guía de Tecnología del Diseño – Primeros exámenes: 2020
Los materiales se clasifican en seis grupos básicos en función de sus distintas propiedades.
Naturaleza del diseño:
La continua evolución de la industria textil ofrece una amplia variedad de aplicaciones, desde productos textiles técnicos de alto rendimiento hasta el más tradicional mercado de la confección. Los desarrollos más recientes de la industria requieren que los diseñadores combinen la tradicional ciencia textil y las nuevas tecnologías, lo que conduce a interesantes aplicaciones en textiles inteligentes, ropa deportiva, industria aeroespacial y otras áreas potenciales.
El papel de la ciencia y la tecnología en el diseño
2.2. La tecnología tradicional consistía en artefactos útiles, a menudo con una comprensión limitada de la ciencia en la que se basaba su producción y utilización. La tecnología moderna, en cambio, conlleva la aplicación de descubrimientos científicos para generar artefactos útiles.
Objetivos:
Objetivo general 5: Hay muchas cuestiones éticas relacionadas con la producción de fibras naturales. La seda natural conocida más resistente es la obtenida a partir de las arañas, considerablemente difícil de obtener y que requiere mucha mano de obra. Para aumentar la producción, un grupo de científicos ha modificado el genoma de las cabras para que produzcan las mismas proteínas de la seda en la leche.
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Idea fundamental: Los materiales se clasifican en seis grupos básicos en función de sus distintas propiedades.
4.2e Textiles
Naturaleza del diseño:
La continua evolución de la industria textil ofrece una amplia variedad de aplicaciones, desde productos textiles técnicos de alto rendimiento hasta el más tradicional mercado de la confección. Los desarrollos más recientes de la industria requieren que los diseñadores combinen la tradicional ciencia textil y las nuevas tecnologías, lo que conduce a interesantes aplicaciones en textiles inteligentes, ropa deportiva, industria aeroespacial y otras áreas potenciales. (2.2)
Conceptos y principios:
Materias primas para textiles
Propiedades de las fibras naturales
Propiedades de las fibras sintéticas
Conversión de fibras en hilos
Conversión de hilos en telas: tejidos, punto, encajes y fieltro
Recuperación y desecho de textiles
Orientación:
Propiedades de la lana, el algodón y la seda
Propiedades del nailon, el poliéster y la licra
Considerar la absorbencia, resistencia, elasticidad y efecto de la temperatura
Contextos de diseño en que se usan distintos tipos de materiales textiles
Mentalidad internacional:
La economía y las políticas de producción y venta de ropa por parte de las multinacionales pueden plantear un problema ético significativo para los clientes y la mano de obra.
Teoría del Conocimiento:
Los diseñadores usan productos naturales y fabricados por el ser humano. ¿Algunas áreas del conocimiento tienen en cuenta las diferencias intrínsecas entre estos productos?
Utilización:
Temas 2 y 10 de Tecnología del Diseño
Objetivos generales:
Objetivo general 5: Hay muchas cuestiones éticas relacionadas con la producción de fibras naturales. La seda natural conocida más resistente es la obtenida a partir de las arañas, considerablemente difícil de obtener y que requiere mucha mano de obra. Para aumentar la producción, un grupo de científicos ha modificado el genoma de las cabras para que produzcan las mismas proteínas de la seda en la leche.
Guía de Tecnología del Diseño – Primeros exámenes: 2020
Los materiales se clasifican en seis grupos básicos en función de sus distintas propiedades.
Naturaleza del diseño:
La mayoría de los plásticos se generan a partir de petroquímicos. Como consecuencia de la finitud de las reservas de petróleo y la amenaza del calentamiento global, se están empezando a desarrollar bioplásticos. Estos plásticos se degradan cuando se exponen a la luz solar, el agua, la humedad, bacterias, enzimas, la erosión del viento y, en algunos casos, a plagas o ataques de insectos, pero en la mayoría de los casos no lleva a la desintegración total del plástico. Cuando un diseñador elige materiales debe tener en cuenta las implicaciones morales, éticas y ambientales de su decisión.
Características de un buen diseñador
3.6. Evaluar los riesgos asociados al diseño y al uso de la tecnología así como cualquier cuestión moral, social, ética o ambiental relacionada.
Objetivos:
Objetivo general 3: Los plásticos que se usaron desde 1600 a. C. hasta 1900 d. C. tenían como base la goma. Ante la necesidad de nuevos materiales tras la Primera Guerra Mundial, la invención de la baquelita y el polietileno durante la primera mitad del siglo XX propició un crecimiento masivo de los materiales plásticos y a medida que se van necesitando nuevos materiales con propiedades concretas, continúa el desarrollo de nuevos plásticos.
Guía de Tecnología del Diseño – Primeros exámenes: 2020
Idea fundamental: Los materiales se clasifican en seis grupos básicos en función de sus distintas propiedades.
4.2d Plásticos
Naturaleza del diseño:
La mayoría de los plásticos se generan a partir de petroquímicos. Como consecuencia de la finitud de las reservas de petróleo y la amenaza del calentamiento global, se están empezando a desarrollar bioplásticos. Estos plásticos se degradan cuando se exponen a la luz solar, el agua, la humedad, bacterias, enzimas, la erosión del viento y, en algunos casos, a plagas o ataques de insectos, pero en la mayoría de los casos no lleva a la desintegración total del plástico. Cuando un diseñador elige materiales debe tener en cuenta las implicaciones morales, éticas y ambientales de su decisión. (3.6)
Conceptos y principios:
Materias primas para plásticos
Estructura de los termoplásticos
Estructura de los plásticos termoestables
Temperatura y reciclado de termoplásticos
Recuperación y desecho de plásticos
Orientación:
Propiedades de PP, PE, PSAI, ABS, PET y PVC
Propiedades del poliuretano, resina urea-formaldehído, resina de melamina y resina epoxídica
Contextos de diseño en los que se usan distintos tipos de plástico
Mentalidad internacional:
La materia prima para los plásticos (fundamentalmente petróleo) se extrae en un país, se exporta a otros países donde se transforma en plástico y se vuelve a exportar con un valor añadido considerable.
Utilización:
Temas 2 y 10 de Tecnología del Diseño
Opción A de Química
Objetivos generales:
Objetivo general 3: Los plásticos que se usaron desde 1600 a. C. hasta 1900 d. C. tenían como base la goma. Ante la necesidad de nuevos materiales tras la Primera Guerra Mundial, la invención de la baquelita y el polietileno durante la primera mitad del siglo XX propició un crecimiento masivo de los materiales plásticos y a medida que se van necesitando nuevos materiales con propiedades concretas, continúa el desarrollo de nuevos plásticos.
Guía de Tecnología del Diseño – Primeros exámenes: 2020
Los materiales se clasifican en seis grupos básicos en función de sus distintas propiedades.
Naturaleza del diseño:
El aumento de los descubrimientos tecnológicos es muy evidente en la fabricación y uso del vidrio en dispositivos electrónicos. Durante muchos años se han presentado distintas propiedades del vidrio para la seguridad o la estética, pero parece que su futuro está ligado a los sistemas electrónicos. Aún no se comprende totalmente la estructura del vidrio, pero a medida que se va conociendo mejor, aumenta su uso en materiales de construcción y aplicaciones estructurales.
El papel de la ciencia y la tecnología en el diseño
2.2. La tecnología tradicional consistía en artefactos útiles, a menudo con una comprensión limitada de la ciencia en la que se basaba su producción y utilización. La tecnología moderna, en cambio, conlleva la aplicación de descubrimientos científicos para generar artefactos útiles.
Objetivos:
Objetivo general 6: Los primeros ejemplos de objetos de vidrio datan del tercer milenio a. C. y hasta 1850 se consideraba un artículo de lujo. Desde entonces, el vidrio ha tenido una gran influencia y ha revolucionado muchos aspectos de la cultura y la vida humanas, como las artes, la arquitectura, la electrónica y las tecnologías de la comunicación.
Guía de Tecnología del Diseño – Primeros exámenes: 2020
Idea fundamental: Los materiales se clasifican en seis grupos básicos en función de sus distintas propiedades.
4.2c Vidrio
Naturaleza del diseño:
El aumento de los descubrimientos tecnológicos es muy evidente en la fabricación y uso del vidrio en dispositivos electrónicos. Durante muchos años se han presentado distintas propiedades del vidrio para la seguridad o la estética, pero parece que su futuro está ligado a los sistemas electrónicos. Aún no se comprende totalmente la estructura del vidrio, pero a medida que se va conociendo mejor, aumenta su uso en materiales de construcción y aplicaciones estructurales. (2.2)
Conceptos y principios:
Características del vidrio
Aplicaciones del vidrio
Recuperación y desecho del vidrio
Orientación:
Algunas de las características son transparencia, color y resistencia.
Contextos de diseño en que se usan distintos tipos de vidrio.
Utilización:
Temas 2 y 10 de Tecnología del Diseño
Opción A de Química
Objetivos generales:
Objetivo 6: Los primeros ejemplos de objetos de vidrio datan del tercer milenio a. C. y hasta 1850 se consideraba un artículo de lujo. Desde entonces, el vidrio ha tenido una gran influencia y ha revolucionado muchos aspectos de la cultura y la vida humanas, como las artes, la arquitectura, la electrónica y las tecnologías de la comunicación.
Guía de Tecnología del Diseño – Primeros exámenes: 2020
Los materiales se clasifican en seis grupos básicos en función de sus distintas propiedades.
Naturaleza del diseño:
La madera es unos de los principales materiales de construcción, es renovable y usa la energía del Sol para reciclarse en un ciclo continuo. Aunque la fabricación con madera usa menos energía y genera menos contaminación atmosférica y acuática que el acero o el hormigón, hay que tener en cuenta la deforestación y los posibles impactos ambientales negativos que puede generar en algunas comunidades y en la vida silvestre.
Características de un buen diseñador
3.6. Evaluar los riesgos asociados al diseño y al uso de la tecnología así como cualquier cuestión moral, social, ética o ambiental relacionada.
Objetivos:
Objetivo general 9:Los diseñadores influyen considerablemente en los materiales que eligen para los productos. La tendencia a usar maderas obtenidas mediante silvicultura gestionada de forma sustentable ofrece garantías a los consumidores de que las especies raras que habitan las selvas tropicales tienen la oportunidad de recuperarse.
Guía de Tecnología del Diseño – Primeros exámenes: 2020
Idea fundamental: Los materiales se clasifican en seis grupos básicos en función de sus distintas propiedades.
4.2b Madera
Naturaleza del diseño:
La madera es unos de los principales materiales de construcción, es renovable y usa la energía del Sol para reciclarse en un ciclo continuo. Aunque la fabricación con madera usa menos energía y genera menos contaminación atmosférica y acuática que el acero o el hormigón, hay que tener en cuenta la deforestación y los posibles impactos ambientales negativos que puede generar en algunas comunidades y en la vida silvestre. (3.6)
Conceptos y principios:
Tipos de madera natural: maderas duras y blandas
Características de las maderas industrializadas
Tratamiento y acabado de maderas
Recuperación y desecho de maderas
Orientación:
Algunas características son: tensión de rotura, resistencia a entornos húmedos, larga duración y propiedades estéticas.
Contextos de diseño en los que se utilizarían distintos tipos de madera.
Mentalidad internacional:
La demanda de maderas nobles de alta calidad tiene como resultado la disminución de antiguos bosques en algunas regiones o países, con las consiguientes consecuencias en el medioambiente.
Teoría del Conocimiento:
Los diseñadores están cambiando la explotación de recursos por la conservación y la sustentabilidad. ¿Acaso el medioambiente está al servicio del ser humano?
Utilización:
Temas 2 y 10 de Tecnología del Diseño
Objetivos generales:
Objetivo general 9: Los diseñadores influyen considerablemente en los materiales que eligen para los productos. La tendencia a usar maderas obtenidas mediante silvicultura gestionada de forma sustentable ofrece garantías a los consumidores de que las especies raras que habitan las selvas tropicales tienen la oportunidad de recuperarse.
Guía de Tecnología del Diseño – Primeros exámenes: 2020
Los materiales se clasifican en seis grupos básicos en función de sus distintas propiedades.
Naturaleza del diseño:
Los metales que suelen ser duros y brillantes y cuentan con una buena conductividad eléctrica y térmica son una valiosa fuente para la industria de la fabricación. La mayoría de metales puros son demasiado blandos, quebradizos o químicamente reactivos para su uso práctico y, por lo tanto, es fundamental comprender cómo se pueden manipular para el éxito en cualquier aplicación.
El papel de la ciencia y la tecnología en el diseño
2.2. La tecnología tradicional consistía en artefactos útiles, a menudo con una comprensión limitada de la ciencia en la que se basaba su producción y utilización. La tecnología moderna, en cambio, conlleva la aplicación de descubrimientos científicos para generar artefactos útiles.
Objetivos:
Objetivo general 5: Diseñar para desmontar es un aspecto importante del diseño sustentable. Se están recuperando metales valiosos, como oro y cobre, de millones de teléfonos móviles que ya no se usan por haber alcanzado el final del ciclo de vida del producto. Algunas computadoras portátiles y teléfonos móviles se pueden desmontar muy rápidamente sin herramientas con el fin de que los materiales se puedan recuperar fácilmente.
Guía de Tecnología del Diseño – Primeros exámenes: 2020
Idea fundamental: Los materiales se clasifican en seis grupos básicos en función de sus distintas propiedades.
4.2a Metales y aleaciones metálicas
Naturaleza del diseño:
Los metales que suelen ser duros y brillantes y cuentan con una buena conductividad eléctrica y térmica son una valiosa fuente para la industria de la fabricación. La mayoría de metales puros son demasiado blandos, quebradizos o químicamente reactivos para su uso práctico y, por lo tanto, es fundamental comprender cómo se pueden manipular para el éxito en cualquier aplicación. (2.2)
Conceptos y principios:
Extracción del metal del mineral
Tamaño del grano
Modificación de las propiedades físicas mediante aleaciones, endurecimiento por deformación y templado
Criterios de diseño para superaleaciones
Recuperación y desecho de metales y aleaciones metálicas
Orientación:
Es suficiente con un resumen del proceso de extracción de metales.
Entre los criterios de diseño de las superaleaciones se incluyen la deformación por fluencia lenta y la resistencia a la oxidación.
Contextos en los que se usan diferentes metales y aleaciones metálicas.
Mentalidad internacional:
La extracción suele realizarse localmente, pero el valor añadido suele generarse en otro país.
Teoría del Conocimiento:
¿De qué forma la clasificación y la categorización ayudan y entorpecen la búsqueda del conocimiento?
Utilización:
Temas 2 y 10 de Tecnología del Diseño
Tema 4 y Opción A de Química
Objetivos generales:
Objetivo general 5: Diseñar para desmontar es un aspecto importante del diseño sustentable. Se están recuperando metales valiosos, como oro y cobre, de millones de teléfonos móviles que ya no se usan por haber alcanzado el final del ciclo de vida del producto. Algunas computadoras portátiles y teléfonos móviles se pueden desmontar muy rápidamente sin herramientas con el fin de que los materiales se puedan recuperar fácilmente.
Guía de Tecnología del Diseño – Primeros exámenes: 2020
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