ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΣΤΗΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ. ΕΝΟΤΗΤΑ 2: Υλικά-ιστορία και χαρακτήρας

Transcript

1 ΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΣΤΗΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ ΕΝΟΤΗΤΑ 2: Υλικά-ιστορία και χαρακτήρας

2 ΥΛΙΚΑ: Αντοχή σε φορτία. Μονωτές ή αγωγοί θερμότητας /ηλεκτρισμού. Διαπερατά ή μη από μαγνητική ροή. Να διαδίδουν ή να αντανακλούν το φώς. Αντοχή σε διάβρωση. Να μην προξενούν βλάβη στο περιβάλλον. Χαμηλό κόστος.

3 ΥΛΙΚΑ: Αρχές 19 ου αιώνα Λίγα υλικά διαθέσιμα στους μηχανικούς Ανυπαρξία: Συνθετικών πολυμερών (σήμερα πάνω από 45000). Ελαφρών κραμάτων (σήμερα χιλιάδες). Σύνθετα υψηλής απόδοσης ( σήμερα εκατοντάδες). 21 ος αιώνας Πάνω από υλικά διαθέσιμα στους μηχανικούς

4 ΥΛΙΚΑ:

5 Πως γίνεται η βέλτιστη επιλογή υλικού; Καταγραφή υλικών σε βάσεις δεδομένων. Ύπαρξη λογισμικού επιλογής υλικών και διεργασιών. Αντλεί πληροφορίες χαρακτηριστικών/διεργασιών των υλικών. ΥΛΙΚΑ: Τεκμηριώνει την αμοιβαία συμβατότητα τους. Παρουσίαση αποτελεσμάτων με τρόπο ώστε να δίνεται η δυνατότητα σωστής επιλογής.

6 ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΥΛΙΚΩΝ Μέτρο ελαστικότητας Ε. ( Υλικό δύσκαμπτο) Όριο διαρροής σ ψ. ( Δύσκολα παραμορφώνονται) Αντοχή σε εφελκυσμό σ ts. (Ανώτατο όριο πέρα από το οποίο το υλικό αστοχεί) Αντοχή σε θραύση K 1c. (Δύσκολα θα έρθουν σε θραύση, χάλυβας/ γυαλί) Πυκνότητα ρ. (Μάζα ανά μονάδα όγκου) ΟΛΚΙΜΟΤΗΤΑ ΨΑΘΥΡΟΤΗΤΑ

7

8 ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΥΛΙΚΩΝ Μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας Τ max. (Όριο θερμοκρασίας πάνω από το οποίο η χρήση του υλικού είναι άσκοπη). Τ max χάλυβα = C Τ max πολυμερών = C Συντελεστής θερμικής διαστολής α. Διαστολή με θέρμανση αλλά σε διαφορετικό βαθμό ανάλογα με τον συντελεστή θερμικής διαστολής α.

9 ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΥΛΙΚΩΝ Θερμική αγωγιμότητα λ. (Ο ρυθμός με τον οποίο η θερμότητα ρέει μέσω ενός υλικού όταν η μία πλευρά του είναι ζεστή και η άλλη κρύα). λ όταν θέλουμε μεταφορά θερμότητας π.χ. μαγειρικά σκεύη, θερμαντικά σώματα. λ όταν θέλουμε μόνωση π.χ. σε κατοικίες ή ψυγεία.

10 ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΥΛΙΚΩΝ Θερμοχωρητικότητα C p. (H ποσότητα της θερμότητας που χρειάζεται για να ανυψωθεί η θερμοκρασία ενός υλικού κατά ορισμένη ποσότητα). C p σε υλικά που χρειάζονται μεγάλη ποσότητα θερμότητας για να μεταβάλουν την θερμοκρασία τους π.χ. χαλκός. C p σε υλικά που χρειάζονται πολύ λιγότερη θερμότητα για την ίδια μεταβολή π.χ. αφροί πολυμερών.

11

12 ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ, ΜΑΓΝΗΤΙΚΕΣ ΚΑΙ ΟΠΤΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΥΛΙΚΩΝ Ηλεκτρική αγωγιμότητα. (Μέταλλα όπως π.χ. χαλκός, αλουμίνιο είναι καλοί αγωγοί ηλεκτρισμού. Πλαστικά, κεραμικά, γυαλί και ατμοσφαιρικός αέρας είναι κακοί αγωγοί ηλεκτρισμού). Ειδική αντίσταση ρ e Ειδική αγωγιμότητα Κ e

13 ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ, ΜΑΓΝΗΤΙΚΕΣ ΚΑΙ ΟΠΤΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΥΛΙΚΩΝ Διηλεκτρική σταθερά ε D. (Το εάν ένα υλικό επιτρέπει την διέλευση μικροκυματικής ακτινοβολίας από την μάζα του). ε D αντιστέκεται στην διέλευση ακτινοβολίας. ε D επιτρέπει την διέλευση ακτινοβολίας.

14 ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ, ΜΑΓΝΗΤΙΚΕΣ ΚΑΙ ΟΠΤΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΥΛΙΚΩΝ Σκληρά μαγνητικά υλικά/μαλακά μαγνητικά υλικά. Σκληρά Εάν μαγνητιστούν δύσκολα απομαγνητίζονται. Μαλακά Μαγνητίζονται και απομαγνητίζονται εύκολα

15 ΗΛΕΚΤΡΙΚΕΣ, ΜΑΓΝΗΤΙΚΕΣ ΚΑΙ ΟΠΤΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΥΛΙΚΩΝ Αδιαφανή υλικά Διαφανή υλικά Ανακλούν το φώς Διαθλούν το φώς Υλικά που επιτρέπουν την απορρόφηση ορισμένων μηκών κύματος (χρώματα) και επιτρέπουν σε άλλα να περάσουν ελεύθερα.

16

17 ΧΗΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΥΛΙΚΩΝ Νερό Οξέα Βάσεις Οργανικούς διαλύτες Οξείδωση Ακτινοβολία Αντίσταση σε:

18

19 Σκουριά: Fe 2 O 3 xh 2 O Οξειδαναγωγική αντίδραση: 4Fe + 3O 2 + xh 2 O 2Fe 2 O 3 xh 2 O.

20 ΕΝΟΤΗΤΑ 3: Οικογενειακά δένδρα: οργάνωση υλικών και διεργασιών

21 Επιτυχημένο προϊόν: Αποδίδει καλά. Καλή αξία σε σχέση με το κόστος. Προσφέρει ευχαρίστηση στον χρήστη.

22 ΥΛΙΚΑ ΜΕΤΑΛΛΑ ΠΟΛΥΜΕΡΗ ΚΕΡΑΜΙΚΑ Τι χρειάζεται να γνωρίζουμε για αυτά αν πρόκειται να σχεδιάσουμε προϊόντα χρησιμοποιώντας τα; Δεν αναζητούμε ένα υλικό, αλλά ένα προφίλ ιδιοτήτων που να ανταποκρίνεται καλύτερα στις ανάγκες σχεδιασμού.

23 ΕΠΙΛΟΓΗ ΥΛΙΚΟΥ ΕΠΙΛΟΓΗ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΜΟΡΦΟΠΟΙΗΣΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΦΙΝΙΡΙΣΜΑΤΟΣ

24 ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΥΛΙΚΩΝ : ΜΕΤΑΛΛΑ ΠΟΛΥΜΕΡΗ ΕΛΑΣΤΟΜΕΡΗ ΚΕΡΑΜΙΚΑ ΥΑΛΟΙ ΥΒΡΙΔΙΚΑ/ΣΥΝΘΕΤΑ που δημιουργούνται από τον συνδυασμό δύο ή περισσοτέρων υλικών.

25

26

27

28 ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΥΛΙΚΩΝ : Προφίλ ιδιοτήτων υλικού: Σύνολο χαρακτηριστικών του υλικού που περιλαμβάνουν: Ιδιότητες του υλικού Χαρακτηριστικά επεξεργασίας του Περιβαλλοντικές συνέπειες της χρήσης του Αντιπροσωπευτικές χρήσεις

29 ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΥΛΙΚΩΝ : Μέταλλα: Σχετικά υψηλή δυσκαμψία (υψηλό Ε) Καθαρά (απουσία προσμίξεων), μαλακά και εύκολα παραμορφώσιμα (χαμηλό σ y ) Ισχυροποιούνται με την δημιουργία κραμάτων και με μηχανική και θερμική κατεργασία αλλά παραμένουν όλκιμα επιτρέποντας μορφοποίηση Ανθεκτικά με υψηλή αντοχή θραύσης Κ 1C Καλοί αγωγοί ηλεκτρισμού και θερμότητας Χημικά ενεργά (διαβρώνονται γρήγορα αν δεν προστατευτούν)

30 ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΥΛΙΚΩΝ : Κεραμικά (μη μεταλλικά ανόργανα στερεά): Δύσκαμπτα, σκληρά, ανθεκτικά στην χάραξη Αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες και διάβρωση Τα περισσότερα είναι καλοί μονωτές του ηλεκτρισμού Ψαθυρά με χαμηλό Κ 1C Μικρή ανοχή σε συγκεντρώσεις τάσεων

31 ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΥΛΙΚΩΝ : Ύαλοι (μη κρυσταλλικά άμορφα στερεά): Π.χ. βιοπυρυτική ύαλος (μαγειρικά σκεύη Pyrex) Έλλειψη κρυσταλλικής δομής Μειωμένη πλαστικότητα Σκληροί και ανθεκτικοί σε διάβρωση Άριστοι μονωτές Διαφανείς στο φως Ψαθυροί και ευπαθείς σε συγκεντρώσεις τάσεων

32 ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΥΛΙΚΩΝ : Πολυμερή (οργανικά στερεά αποτελούμενα από μεγάλου μήκους ανθρακικές αλυσίδες): Ελαφρά, χαμηλή πυκνότητα ρ Εύκαμπτα, με Ε 50 φορές μικρότερο των μετάλλων Ισχυρά και λόγω χαμηλής πυκνότητας Μεγάλη αντοχή ανά μονάδα βάρους παρόμοια με των μετάλλων Ιδιότητες που εξαρτώνται από την θερμοκρασία: Ψαθυρό στους -4 0 C Ευλύγιστο σε θερμοκρασία περιβάλλοντος Ελαστικό στους C

33 ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΥΛΙΚΩΝ : Πολυμερή: Εύκολη μορφοποίηση: Απευθείας χύτευση πολύπλοκων σχημάτων Εάν υπολογιστεί με ακρίβεια το μέγεθος του καλουπιού και χρωματιστεί εκ των προτέρων το πολυμερές αποφεύγεται το στάδιο του φινίρισματος

34 ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΥΛΙΚΩΝ : Ελαστομερή(υλικά ελαστικών λουρίδων) Εξαιρετικά χαμηλή δυσκαμψία Μπορούν να επιμηκυνθούν κατά τμήματα πολλαπλάσια του αρχικού τους μήκους και να ανακτούν το αρχικό τους σχήμα όταν αφεθούν ελεύθερα Παρά την χαμηλή τους δυσκαμψία μπορεί να είναι γερά και ανθεκτικά

35 ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΥΛΙΚΩΝ : Ύβρίδια ή υβριδικά υλικα (συνδυασμός δύο ή περισσοτέρων υλικών): Π.χ. πολυμερή ενισχυμένα με ίνες υάλου ή άνθρακα(gfrp και CFRP), φυσικά υλικά (ξύλο, κόκκαλα, δέρμα) Υψηλό κόστος Δύσκολη διαμόρφωση και σύνδεση Επιλέγονται μόνο εάν η αύξηση της απόδοσης δικαιολογεί το πρόσθετο κόστος.

36 ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ: Διεργασία: Είναι μία μέθοδος μορφοποίησης, σύνδεσης ή φινιρίσματος ενός υλικού. Η επιλογή μιας κατάλληλης σειράς διεργασιών εξαρτάται από τις απαιτήσεις σχεδιασμού: Υλικό κατασκευής Σχήμα, διαστάσεις και ακρίβεια διαστάσεων Αριθμός των παραγόμενων προϊόντων

37 ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ: Επιλογή υλικού: Περιορίζει την επιλογή διεργασίας Τα πολυμερή χυτεύονται σε καλούπια Τα όλκιμα υλικά μπορούν να σφυρηλατηθούν να υποστούν έλαση ή όλκη Τα ψαθυρά υλικά πρέπει να μορφοποιούνται με άλλους τρόπους. Υλικά τα οποία σε μέτριες θερμοκρασίες τήκονται σε υγρά χαμηλού ιξώδους μπορούν να χυτευθούν

38 Δημιουργία σχήματος Τροποποίηση σχήματος ή ιδιότητας

39

40

41 ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ και ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ: Οι διεργασίες κατεργασίας μπορούν να μεταβάλουν τις ιδιότητες ενός υλικού. Μέταλλο Σφυρηλάτηση Σκλήρυνση μετάλλου Αναθέρμανση (Ανόπτηση) Επαναφορά σκληρότητας Πολυαιθυλένιο Μετατροπή σε ίνες Πενταπλάσια αντοχή

42 ΔΙΕΡΓΑΣΙΕΣ και ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ: Φυσικό ελαστικό Σκλήρυνση ελαστικού Βουλκανισμός Ρητίνη Γυαλί Αλεξίσφαιρο γυαλί Θερμική κατεργασία Επεξεργασία Σύνθετο υλικό Δέσμες ινών

43 ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΙΔΙΟΤΗΤΩΝ ΥΛΙΚΩΝ: Ραβδογράμματα Διαγράμματα φυσαλίδων (bubble chart) Ραβδόγραμμα: Γράφημα μιας ιδιότητας για όλα τα υλικά του σύμπαντος Διάγραμμα φυσαλίδων: Συνδυασμός δύο ιδιοτήτων σε ένα διάγραμμα

44

45

46 ΔΙΑΓΡΑΜΜΑΤΑ ΦΥΣΑΛΙΔΩΝ: Αποτελούν βασικό εργαλείο κατανόησης & επιλογής. Δίνουν μία γενική εικόνα των φυσικών, μηχανικών και λειτουργικών ιδιοτήτων των υλικών, παρουσιάζοντας τις πληροφορίες με πυκνό τρόπο Αποκαλύπτουν πλευρές της φυσικής προέλευσης των ιδιοτήτων των υλικών Γίνονται εργαλεία βελτιστοποίησης της επιλογής υλικών που πληρούν δεδομένες απαιτήσεις σχεδιασμού Βοηθούν την κατανόηση της χρήσης των υλικών σε υπάρχοντα προϊόντα

47

48

49 ΕΝΟΤΗΤΑ 4: Στρατηγική σκέψη: ταίριασμα υλικών και σχεδιασμού

50 Στρατηγική σκέψη: ταίριασμα υλικών και σχεδιασμού Στρατηγική για την επιλογή διεργασιών και υλικών οδηγούμενη από τον σχεδιασμό (design led). Σχεδιασμός Ανάγκη της αγοράς (market need) Απαιτήσεις σχεδιασμού (design requirements) Προδιαγραφή προϊόντος (product specification)

51 Στρατηγική σκέψη: ταίριασμα υλικών και σχεδιασμού Πρωτότυπος σχεδιασμός Ξεκινάει με μία νέα ιδέα και αναπτύσσει τις πληροφορίες που είναι απαραίτητες για την υλοποίηση της Εξελικτικός σχεδιασμός ή ανασχεδιασμός Ξεκινάει από ένα υπάρχον προϊόν και το τροποποιεί με τρόπους οι οποίοι θα βελτιώσουν την απόδοση ή θα μειώσουν το κόστος ή και τα δύο

52 ΠΡΩΤΟΤΥΠΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ Ξεκινάει από το μηδέν. Περιλαμβάνει μία νέα ιδέα ή αρχή λειτουργίας π.χ. Μαγνητοταινία, CD, MP3. Πρωτότυπος σχεδιασμός Έναυσμα για νέα υλικά Πυρίτιο Μαγνήτες Διαστημική τεχνολογία Τρανζίστορ Γυαλί Οπτική ίνα Ακουστικά Λέιζερ CD Νέα κράματα και ελαφρά σύνθετα Υπερσυμπιεστές Κράματα/Κεραμικά υψηλών θερμοκρασιών

53

54 ΑΝΑΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ Ξεκινάει από υπάρχον προϊόν. Διορθώνει τα μειονεκτήματά του. Το αναβαθμίζει βελτιώνοντας την λειτουργία του ή μειώνοντας το κόστος του χωρίς να απορρίπτει τις αρχές λειτουργίας του ή τα συστατικά του.

55 ΑΝΑΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ Σενάρια/περιπτώσεις που υπαγορεύουν ανασχεδιασμό. Ανάκληση προϊόντος Μη ικανοποίηση προτύπων ασφαλείας (π.χ. αστοχία υλικού) Κακή τιμή προς απόδοση Η απόδοση σε σχέση με την τιμή αγοράς θεωρείται χαμηλή Ανεπαρκές περιθώριο κέρδους Το κόστος παραγωγής υπερβαίνει το την τιμή της αγοράς

56 ΑΝΑΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ Σενάρια/περιπτώσεις που υπαγορεύουν ανασχεδιασμό. Παραμονή εμπρός από τον ανταγωνισμό Κυκλοφορία νέων εκδόσεων σε σύντομο χρονικό διάστημα Pre-facelift After-facelift

57 ΑΝΑΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ Βιομηχανικός σχεδιασμός Δημιουργική σκέψη για να τραβηχτεί η προσοχή του καταναλωτή. Η επιλογή ή η αλλαγή υλικών επηρεάζεται κυρίως από την αισθητική. Χρώμα Υφή Αίσθηση Δυνατότητα μορφοποίησης ή φινιρίσματος με συγκεκριμένο τρόπο

58 Στρατηγική σκέψη: ταίριασμα υλικών και σχεδιασμού Παράδειγμα: Συσκευές αφαίρεσης φελλών μπουκαλιών Αγορά σφραγισμένου μπουκαλιού κρασιού Ανάγκη για πρόσβαση στο περιεχόμενο Χρειάζεται μια συσκευή που να επιτρέπει την πρόσβαση στο κρασί Εύκολα, με μέτριο κόστος και χωρίς να αλλοιωθεί το κρασί

59 (α) Βιδώνουμε μια βίδα στο φελλό και εφαρμόζουμε σε αυτή μια ελκτική αξονική δύναμη. (β) Λεπτές ελαστικές λεπίδες που εισάγονται ανάμεσα στις πλευρές του φελλού και του μπουκαλιού ασκούν διατμητικές τριβές όταν τις τραβήξουμε. (γ) Τρυπούμε το φελλό με μία κενή βελόνα, μέσω της οποίας διέρχεται αέριο υπό πίεση ωθώντας τον φελλό προς τα έξω.

60 (α) Άμεση έλξη, (β) Έλξη μέσω μοχλού, (γ) Έλξη μέσω γραναζιού, (δ) Έλξη υποβοηθούμενη με ελατήριο Διαστασιολόγηση συστατικών για να μπορούν να δεχτούν φορτία με ασφάλεια, καθορισμός ακρίβειας και επιφανειακού τελειώματος και τελική επιλογή υλικού και τρόπου παραγωγής.

61 Στρατηγική σκέψη: ταίριασμα υλικών και σχεδιασμού Σύλληψη Ο σχεδιαστής χρειάζεται μόνο προσεγγιστικές τιμές ιδιοτήτων, αλλά μεγάλο εύρος υλικών. Όλες οι επιλογές διαθέσιμες Πολυμερές; Μέταλλο; Πώς μπορεί ο σχεδιαστής να έχει πρόσβαση σε όλα τα δεδομένα και τη μεγαλύτερη δυνατή ελευθερία να εξετάσει όλες τις εναλλακτικές.

62 Στρατηγική σκέψη: ταίριασμα υλικών και σχεδιασμού Ενσάρκωση Ο σχεδιαστής χρειάζεται δεδομένα για ένα υποσύνολο υλικών, αλλά με μεγαλύτερο βαθμό ακρίβειας και λεπτομέρειας. Εξειδικευμένα βιβλία & λογισμικό που χειρίζεται μόνο μία κλάση ή υποκλάση υλικών (π.χ. μέταλλα ή μόνο κράματα αλουμινίου) Παγίδευση σε μία μοναδική γραμμή σκέψης ενώ υπάρχουν άλλες με δυνατότητα καλύτερων λύσεων.

63 Στρατηγική σκέψη: ταίριασμα υλικών και σχεδιασμού Τελική επιλογή Ο σχεδιαστής χρειάζεται ακόμα υψηλότερο επίπεδο ακρίβειας και λεπτομέρειας, αλλά μόνο για ένα ή πολύ λίγα υλικά. Επιλογή προμηθευτή και χρήση των ιδιοτήτων του προϊόντος του για τους υπολογισμούς του σχεδιασμού. Διενέργεια δοκιμών από τον σχεδιαστή με την χρήση δειγμάτων του υλικού.

64

65 Στρατηγική σκέψη: ταίριασμα υλικών και σχεδιασμού Βιομηχανική κατασκευή Επιλογή διεργασίας Επηρεάζεται από το υλικό (δυνατότητες μορφοποίησης, κατεργασίας, συγκόλλησης και θερμικής κατεργασίας) Επηρεάζεται από το σχήμα (η διεργασία καθορίζει το σχήμα, το μέγεθος, την ακρίβεια και το κόστος ενός συστατικού) Αμφίδρομες αλληλεπιδράσεις

66

67 Στρατηγική σκέψη: ταίριασμα υλικών και σχεδιασμού Τελική επιλογή Αναζήτηση για βέλτιστη ταύτιση μεταξύ των προφίλ των χαρακτηριστικών των υλικών και των διεργασιών Υλικά και διεργασίες πρέπει να είναι αμοιβαία συμβατά. Εφαρμόζεται στρατηγική με συγκεκριμένα στάδια.

68

69 Στρατηγική σκέψη: ταίριασμα υλικών και σχεδιασμού Μετάφραση Τα τεχνικά συστατικά έχουν μία ή περισσότερες λειτουργίες π.χ. να παραλάβουν ένα φορτίο, να περιορίσουν μία πίεση στο εσωτερικό τους, να μεταφέρουν θερμότητα. Υπάρχουν περιορισμοί π.χ. οι διαστάσεις είναι συγκεκριμένες, το συστατικό πρέπει να αντέχει χωρίς να αστοχήσει, η ανάγκη μόνωσης ή αγωγής της θερμότητας ή ηλεκτρισμού, λειτουργία σε συγκεκριμένο θερμοκρασιακό εύρος και περιβάλλον.

70 Στρατηγική σκέψη: ταίριασμα υλικών και σχεδιασμού Μετάφραση Ο σχεδιαστής έχει έναν ή περισσότερους αντικειμενικούς στόχους π.χ. να κάνει το συστατικό φθηνό, ελαφρύ, ασφαλές. Βελτιστοποίηση αντικειμενικού στόχου: ο σχεδιαστής έχει την ελευθερία να μεταβάλει τις διαστάσεις οι οποίες δεν περιορίζονται από τις απαιτήσεις του σχεδιασμού & να επιλέξει υλικό για το συστατικό και διεργασία για να του δώσει σχήμα. Ελεύθερες μεταβλητές

71 Περιορισμός Αντικειμενικός στόχος Περιορισμός είναι μία απαραίτητη συνθήκη που πρέπει να ικανοποιείται (συνήθως εκφράζεται σαν όριο). Αντικειμενικός στόχος είναι μία ποσότητα ια την οποία αναζητείται μία ακραία τιμή (κόστους, μάζας, όγκου κλπ).

72 Ελαφρύ ποδήλατο ταχύτητας Αντικειμενικός στόχος Περιορισμός Ελαχιστοποίηση μάζας Άνω όριο κόστος

73

74 Στρατηγική σκέψη: ταίριασμα υλικών και σχεδιασμού Φιλτράρισμα Λειτουργεί όπως ένας περιορισμός ο οποίος ικανοποιείται ή όχι. Αποκλείει τους υποψηφίους που δεν μπορούν να φέρουν σε πέρας την εργασία επειδή ένα ή περισσότερα χαρακτηριστικά τους είναι εκτός των ορίων που επιβάλλουν οι περιορισμοί. Παραδείγματα Το εξάρτημα πρέπει να λειτουργεί σε βραστό νερό (συγκεκριμένο εύρος θερμοκρασιακής λειτουργίας) Το εξάρτημα πρέπει να είναι διαφανές (συγκεκριμένο εύρος οπτικής διαφανές)

75 Στρατηγική σκέψη: ταίριασμα υλικών και σχεδιασμού Κατάταξη Δείκτες Υλικών: Δείχνουν κατά πόσο ένα υλικό το οποίο έχει περάσει το φιλτράρισμα, μπορεί να φέρει σε πέρας το έργο που του ζητείται. Η ιδιότητα ή η ομάδα ιδιοτήτων που μεγιστοποιεί την απόδοση για ένα συγκεκριμένο σχεδιασμό

76 Στρατηγική σκέψη: ταίριασμα υλικών και σχεδιασμού Τεκμηρίωση Μικρή λίστα επιτυχημένων υποψηφίων υλικών Τεκμηρίωση με την μορφή π.χ. μελετών περιπτώσεων προηγουμένων χρήσεων Περαιτέρω περιορισμός της μικρής λίστας υποψηφίων

77

78