Inżynieria materiałowa

Inżynieria materiałowa
Polecane artykuły
Aspekty środowiskowe w projektowaniu wyrobów Regeneracja Prototyp Program czystszej produkcji Innowacja procesowa Internet rzeczy Ekologiczne uwarunkowania zachowań konsumentów Projektowanie cyklu życia wyrobu Metoda Taguchi

Inżynieria materiałowa jest interdyscyplinarną dziedziną inżynierii, której działania dotyczą obszaru projektowania, wytwarzania i optymalizacji materiałów dla inżynieryjnych zastosowań. Opiera się na zależnościach występujących pomiędzy składem chemicznym, strukturą, właściwościami i procesem wytwarzania materiałów, których zrozumienie pozwala na opracowywanie nowych i doskonalenie istniejących (Blicharski M. (2017), s. 15).

Projektowanie materiałowe, będące domeną inżynierii materiałowej, skupia się na doborze najbardziej odpowiedniego materiału do zastosowania i obejmuje szereg zadań. Ich realizacja opiera się m.in. na badaniu użyteczności materiałów w kontekście stawianych mu wymagań, przewidywanie zachowania materiału w środowisku jego pracy oraz predykcja wpływu technologii syntezy i przetwarzania na właściwości (Grabski M.W. (2000), s. 67).

Realizacja zadań uwzględnia wymagania stawiane projektowanym rozwiązaniom materiałowym (Kubiński W. (2012), s. 5):

• Eksploatacyjne – stanowiące o zapewnieniu odpowiednich parametrów wytrzymałościowych (odporność na ścieranie, zużycie, odkształcenia itd.) oraz odpowiednie odporność na wpływy środowiska na trwałość materiału (np. odporność na temperaturę, na korozję). Właściwości materiału mają zapewnić niezawodność konstrukcji.
• Technologiczne – skupiające się na doborze najprostszych, możliwych do zastosowania procesów technologicznych formowania materiałów, ich przetwarzania oraz montażu, rozmontowania oraz potencjalnej naprawy. Zmieniając technologię wykonania czy przetwarzania materiału, ingeruje się w jego właściwości. Procesy składające się na modyfikację technologii produkcji wyrobu czy opracowanie dodatków modyfikujących zachowanie materiału to technologia materiałów.

• Ekonomiczne – stanowią o konieczności doboru materiałów biorąc pod uwagę jak najlepszy stosunek korzyści do poniesionych kosztów. W zależności od pożądanych rezultatów może to być uwzględnienie materiałów najtańszych, bądź tych o najlepszej trwałości.
• Ekologiczne – zakładają eliminację szkodliwego wpływu na środowisko oraz możliwość utylizacji.

Działania inżynierii materiałowej skupiają się nie tylko na doborze kombinacji najkorzystniejszych własności materiału, ale również wprowadzeniem nowych rozwiązań. Proces ten opiera się na doskonaleniu materiałów już istniejących, uwzględniając nowe osiągnięcia dotyczące związków, własności, struktur pozwalających na zapewnienie nowych właściwości.

Rola inżynierii materiałowej w priorytetowych dziedzinach rozwoju

Rozwój inżynierii materiałowej jest kluczowy dla wielu dziedzin, a jej rola to m.in. (L. Dobrzański (2006), s. 106):

• Życie codzienne - praca nad rozwojem technologii pozwalających na generację energii, opracowanie urządzeń o lepszej energoefektywności oraz większym dostosowaniu do recyklingu i utylizacji.
• Rozwój medycyny - opracowanie, optymalizacja oraz wdrażanie materiałów dla medycyny takich jak: implanty, sztuczne narządy, systemy dostarczania leków oraz tych używanych do produkcji sprzętu diagnostycznego i rehabilitacyjnego.
• Konsumpcja - Opracowywanie produktów o coraz korzystniejszych cechach użytkowych, gwarantujących lepszą jakość oraz wdrażanie rozwiązań ekologicznych – nie tylko w kwestii ich konsumpcji, ale również produkcji, dostarczenia i utylizacji.
• Transport - działanie skierowane na optymalizację i wdrożenie rozwiązań pozwalających na zwiększenie bezpieczeństwa, komfortu i ergonomii przy jednoczesnym ograniczeniu emisji szkodliwych substancji.
• Rozwój technologiczny - istotna rola w postępie komunikacji i przesyłu informacji dotyczy optymalizacji i wdrażania nowych materiałów o korzystnych właściwościach magnetycznych, optycznych i przewodnictwa elektrycznego.

Bibliografia

• Ashby M.F. (2019), Materials: Engineering, Science, Processing and Design, Butterworth-Heinemann, Oksford
• Blicharski M. (2017), Inżynieria materiałowa, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa
• Dobrzański L. (2006), Materiały inżynierskie i projektowanie materiałowe, Wydawnictwo Naukowo-Techniczne, Warszawa
• Dobrzański L. (2006), Significance of materials science for the future development of societies, "Journal of Materials Processing Technologies", Nr 175
• Grabski M.W. (2000), Istota inżynierii materiałowej
• Kubiński W. (2012), Materiałoznawstwo Tom 1: Podstawowe materiały stosowane w technice, Wydawnictwo AGH, Kraków

Autor: Agata Tabor