ΕΠΙΛΟΓΗ ΥΛΙΚΩΝ ΣΤΗΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ. ΕΝΟΤΗΤΑ 2: Υλικά-ιστορία και χαρακτήρας

ΕΠΙΛΟΓΗ ΥΛΙΚΩΝ ΣΤΗΝ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΠΡΟΪΟΝΤΩΝ ΕΝΟΤΗΤΑ 2: Υλικά-ιστορία και χαρακτήρας 1

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. 2

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 160000 υλικά διαθέσιμα στους μηχανικούς 3

ΥΛΙΚΑ: 4

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. 5

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 6

ΘΕΡΜΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΥΛΙΚΩΝ Μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας Τ max. (Όριο θερμοκρασίας πάνω από το οποίο η χρήση του υλικού είναι άσκοπη). Τ max χάλυβα = 800 0 C Τ max πολυμερών = 150 0 C Συντελεστής θερμικής διαστολής α. Διαστολή με θέρμανση αλλά σε διαφορετικό βαθμό ανάλογα με τον συντελεστή θερμικής διαστολής α. 8

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. 9

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. 10

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 12

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. 13

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

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

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

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

ΕΝΟΤΗΤΑ 3: Οικογενειακά δένδρα: οργάνωση υλικών και διεργασιών 20

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

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. 22

ΕΠΙΛΟΓΗ ΥΛΙΚΟΥ ΕΠΙΛΟΓΗ ΔΙΕΡΓΑΣΙΩΝ ΜΟΡΦΟΠΟΙΗΣΗΣ ΣΥΝΔΕΣΗΣ ΦΙΝΙΡΙΣΜΑΤΟΣ 23

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

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

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) 29

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 30

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 31

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 100 0 C 32

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 33

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 34

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, κόκαλα, δέρμα) Υψηλό κόστος Δύσκολη διαμόρφωση και σύνδεση Επιλέγονται μόνο εάν η αύξηση της απόδοσης δικαιολογεί το πρόσθετο κόστος. 35

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 36

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 37

Δημιουργία σχήματος Τροποποίηση σχήματος ή ιδιότητας 38

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

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

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 43

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 46

Στρατηγική σκέψη: ταίριασμα υλικών και σχεδιασμού 49

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) 50

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 51

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

Επιλογή Υλικών κατά των Σχεδιασμό ενός Προϊόντος Ανάγκη της Αγοράς Εργαλεία Σχεδιασμού Μοντελοποίηση λειτουργιών Μελέτες εφικτότητας Προσεγγιστική ανάλυση Γεωμετρική μοντελοποίηση Προσομοίωση συμπεριφοράς Μέθοδοι βελτιστοποίησης Μοντελοποίηση κόστους Μοντελοποίηση επιμέρους στοιχείων Ανάλυση πεπερασμένων στοιχείων Σχεδιαστικές Προτάσεις Διερεύνηση Σχεδιαστικών Προτάσεων Λεπτομερής Σχεδιασμός Επιλογή Υλικού Όλα τα υλικά Μερικά υλικά Ένα υλικό Προϊόν 54

Διαδικασία Σχεδιασμού εξαρτήματος ή Προϊόντος Ανάγκη της Αγοράς Ορισμός χαρακτηριστικών Προσδιορισμός λειτουργιών Αναζήτηση λειτουργικών αρχών Αξιολόγηση και επιλογή ιδεών Σχεδιαστικές Προτάσεις Ανάπτυξη μορφής, διαστάσεων, διάταξης Μοντελοποίηση και ανάλυση συναρμολόγησης Βελτιστοποίηση λειτουργιών Αξιολόγηση και επιλογή σχεδίου Διερεύνηση Σχεδιαστικών Προτάσεων Λεπτομερής ανάλυση στοιχείων Επιλογή τεχνικής παραγωγής Βελτιστοποίηση απόδοσης και κόστους Σύνταξη λεπτομερών σχεδίων Λεπτομερής Σχεδιασμός Χαρακτηριστικά Προϊόντος Επανάληψη Διαδικασίας 55

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. 56

ΑΝΑΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ Σενάρια/περιπτώσεις που υπαγορεύουν ανασχεδιασμό. Ανάκληση προϊόντος Κακή τιμή προς απόδοση Ανεπαρκές περιθώριο κέρδους Μη ικανοποίηση προτύπων ασφαλείας (π.χ. αστοχία υλικού) Η απόδοση σε σχέση με την τιμή αγοράς θεωρείται χαμηλή Το κόστος παραγωγής υπερβαίνει το την τιμή της αγοράς 57

ΑΝΑΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ Σενάρια/περιπτώσεις που υπαγορεύουν ανασχεδιασμό. Παραμονή εμπρός από τον ανταγωνισμό Pre-facelift After-facelift Κυκλοφορία νέων εκδόσεων σε σύντομο χρονικό διάστημα 58

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 59

ΑΝΑΚΕΦΑΛΑΙΩΝΟΝΤΑΣ Ένα προϊόν θα πρέπει να ανταποκρίνεται πλήρως στις σχεδιαστικές του απαιτήσεις και στους περιορισμούς που θα πρέπει να ικανοποιεί Το προϊόν θα πρέπει να κατασκευάζεται με τις πιο οικονομικές μεθόδους για να ελαχιστοποιηθεί το συνολικό κόστος του Η ποιότητα του προϊόντος θα πρέπει να εξασφαλίζεται σε κάθε στάδιο της παραγωγής, από τον σχεδιασμό μέχρι και την συναρμολόγησή του και όχι να βασίζεται στα αποτελέσματα των δοκιμών που θα γίνουν στο τελικό προϊόν Σε ένα ανταγωνιστικό περιβάλλον, οι μέθοδοι παραγωγής θα πρέπει να μπορούν να προσαρμοστούν στις μεταβολές των απαιτήσεων της αγοράς, των τύπων των προϊόντων, του ρυθμού παραγωγής, της παραγόμενης ποσότητας και στην εντός χρόνου παράδοση στον πελάτη 60

ΑΝΑΚΕΦΑΛΑΙΩΝΟΝΤΑΣ Νέες βελτιώσεις στα υλικά, στις μεθόδους παραγωγής και στην ανταλλαγή πληροφοριών με τη χρήση Η/Υ τόσο στις τεχνολογικές όσο και στις διαχειριστικές δραστηριότητες σε έναν κατασκευαστικό οργανισμό θα πρέπει συνεχώς να αξιολογούνται κάτω από το πρίσμα του χρονικού πλαισίου και του οικονομικού σχεδιασμού Οι κατασκευαστικές δραστηριότητες θα πρέπει να αντιμετωπίζονται ως ένα μεγάλο σύστημα όπου κάθε μέρος του οποίου σχετίζεται άμεσα και αμφίδρομα με τα υπόλοιπα. Τέτοια συστήματα θα πρέπει να μοντελοποιούνται με σκοπό να μπορούν να μελετηθούν οι συνέπειες σε τυχόν αλλαγές των αναγκών της αγοράς, στον σχεδιασμό του προϊόντος, στα υλικά κατασκευής, στις παραγωγικές μεθόδους, στην ποιότητα παραγωγής και στο κόστος. 61

ΑΝΑΚΕΦΑΛΑΙΩΝΟΝΤΑΣ Κάθε κατασκευαστικός οργανισμός θα πρέπει συνεχώς να αναζητά μεγαλύτερο όγκο παραγωγής, όπως αυτός προσδιορίζεται από τη βέλτιστη χρήση όλων των εισροών: υλικά, μηχανολογικός εξοπλισμός, ενέργεια, κεφάλαιο, εργαστήριο και τεχνολογία. 62

Η έννοια της κατασκευής: Το παράδειγμα ενός μέσου συγκράτησης φύλων χαρτιού Ο συνδετήρας θα πρέπει να ικανοποιεί το λειτουργικό του χαρακτήρα: να κρατάει τα φύλλα χαρτιού ενωμένα με τέτοια δύναμη ώστε να μην αποχωρίζονται το ένα από το άλλο. Ερωτήματα κατασκευής: Τι είδους υλικό θα χρησιμοποιήσουμε; Θα πρέπει να είναι μεταλλικοί ή όχι (π.χ. από πλαστικό). Αν είναι μεταλλικοί, τι είδους μέταλλο θα χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή του; Ποια θα είναι η διάμετρός του; Πόσο σκληρή ή λεία θα είναι η επιφάνειά του; Ποιο θα είναι το μέγεθος και σχήμα του; Πως θα το διαμορφώσουμε ξεκινώντας από ένα κομμάτι σύρμα; Θα το σχηματίσουμε με το χέρι ή χρησιμοποιώντας κάποιου είδους μηχανή; Αν μας δινόταν μία παραγγελία 100 συνδετήρων αντί 1 εκατομμυρίου θα αντιμετωπίζαμε διαφορετικά το πρόβλημα κατασκευής του; 63

Η έννοια της κατασκευής: Το παράδειγμα ενός μέσου συγκράτησης φύλων χαρτιού Η διαδικασία του σχεδιασμού και της ανάπτυξής του θα πρέπει να βασίζεται και σε γνώσεις της αντοχής των υλικών και της μηχανικής των στερεών (που εξετάζουν τις αναπτυσσόμενες τάσεις και την αντοχή του, που σχετίζονται με τον τρόπο κατασκευής και χρήσης του). Για παράδειγμα, το υλικό που θα επιλεγεί θα πρέπει να έχει συγκεκριμένη στιβαρότητα και δυνατότητα άσκησης δύναμης: Αν το υλικό είναι αρκετά δύσκαμπτο, μεγάλη δύναμη θα πρέπει να ασκηθεί για να ανοίξει ο συνδετήρας Αν το υλικό δεν έχει την απαραίτητη δυσκαμψία, δεν θα μπορεί να συγκρατεί τα χαρτιά Αν το υλικό δεν έχει την απαραίτητη ελαστικότητα, θα παραμορφώνεται και δεν θα μπορεί να ξαναχρησιμοποιηθεί Και φυσικά, οι παραπάνω παράγοντες εξαρτώνται από τη διάμετρό και το 64 σχήμα του

Η έννοια της κατασκευής: Το παράδειγμα ενός μέσου συγκράτησης φύλων χαρτιού Κατά την παραγωγή του κρίσιμα ερωτήματα θα πρέπει να απαντηθούν, όπως: Το υλικό που θα επιλεχθεί θα αντέξει στο λυγισμό που θα υποστεί κατά την διαδικασία μορφοποίησης του συνδετήρα χωρίς να ραγίσει ή σπάσει; Θα μπορεί το απαιτούμενο μήκος να κοπεί εύκολα από ένα μεγάλο κομμάτι σύρμα, χωρίς να χαλάσει το κοπτικό εργαλείο; Θα μπορεί η διαδικασία κοπής του να οδηγήσει σε μία ομαλή άκρη ή θα μείνει κάποια προεξοχή (αιχμηρή άκρη) που θα αποφέρει μη επιθυμητά αποτελέσματα όπως π.χ. μπορεί διάτρηση του χαρτιού ή τραυματισμό του χρήστη; Μπορεί να επιτευχθεί οικονομικότερος τρόπος παραγωγής του; 65

Σχεδιάζοντας με Υλικά Ο σχεδιασμός είναι η διαδικασία μετάφρασης μίας νέας ιδέας ή ανάγκης της αγοράς για ένα προϊόν που χρειάζεται λεπτομερή πληροφόρηση για τη διαδικασία που θα ακολουθηθεί προκειμένου να κατασκευασθεί. Τα σχεδιαστικά προβλήματα είναι συνήθως ανοιχτά σε πολλές λύσεις. Κάθε στάδιο αυτής της διαδικασίας συνδέεται με αποφάσεις για τα υλικά και τη διαδικασία μορφοποίησής αυτών. Η συνεχής εμφάνιση νέων υλικών με προηγμένες ιδιότητες διευρύνουν τον αριθμό των επιλογών. Στα αρχικά στάδια του σχεδιασμού όπου όλα είναι «ρευστά» και μη συγκεκριμενοποιημένα και το φάσμα των επιλογών μεγάλο όλα τα υλικά πρέπει να ληφθούν υπ όψιν. Όσο ο σχεδιασμός επικεντρώνεται σε συγκεκριμένο σχήμα η επιλογή των κριτηρίων προς ικανοποίηση θα οδηγήσει σε περιορισμό του εύρους των υλικών που ικανοποιούν αυτά τα κριτήρια. 66

Η επιλογή του υλικού δεν μπορεί να γίνει ξεχωριστά από την επιλογή της διαδικασίας στην οποία το υλικό μορφοποιείται, συναρμολογείται, κλπ. Ο ανταγωνιστικός σχεδιασμός προϋποθέτει την πρωτοποριακή χρήση των νέων υλικών και την έξυπνη εκμετάλλευση των μηχανικών και αισθητικών ιδιοτήτων τους. Ο σχεδιασμός είναι μία επαναλαμβανόμενη διαδικασία. Το αρχικό σημείο είναι η ανάγκη της αγοράς ή μία νέα ιδέα και το τελικό είναι το ίδιο το προϊόν που θα ικανοποιεί την ανάγκη ή θα υλοποιεί την ιδέα. Στο αρχικό στάδιο του σχεδιασμού είναι βασικό να προσδιορίσουμε με ακρίβεια την ανάγκη που θα ικανοποιεί το προϊόν. Δεν θα πρέπει να λαμβάνεται υπ όψιν πως θα κατασκευαστεί το προϊόν ώστε να μην δεσμεύεται ο τρόπος σκέψης για το πως θα υλοποιηθεί η αρχική σύλληψη. Ανάμεσα στα σημεία αρχής και τέλους μεσολαβούν πολλά άλλα στάδια, όπως: σύλληψη και επιλογή μίας ιδέας, υλοποίησής της ιδέας, ο λεπτομερής σχεδιασμός, κλπ. 67

Το προϊόν από μόνο του είναι ένα τεχνικό σύστημα που αποτελείται από συστήματα και υποσυστήματα συνδυασμένα και συνδεδεμένα μεταξύ τους, έτσι ώστε να πραγματοποιούν μία συγκεκριμένη εργασία/λειτουργία. Η ανάλυση του προϊόντος σε ενωμένα υποσυστήματα που εκτελούν συγκεκριμένες υπολειτουργίες ονομάζεται δομή λειτουργιών. Ο σχεδιασμός μετατρέπει τις εισροές σε εκροές (π.χ. μία μηχανή μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική). Εισροές Τεχνικό Σύστημα Εκροές Ενέργεια Λειτουργία 2 Λειτουργία 3 Ενέργεια Υλικό Λειτουργία 1 Λειτουργία 6 Υλικό Πληροφορία Λειτουργία 4 Λειτουργία 5 Πληροφορία Υπό-συστήματα 68

Παράδειγμα: Σχεδιάζοντας ένα Τιρμπουσόν Αγορά σφραγισμένου μπουκαλιού κρασιού Ανάγκη για πρόσβαση στο περιεχόμενο Χρειάζεται μία συσκευή που να τραβάει το φελλό προς τα έξω (ΛΑΘΟΣ) Χρειάζεται μια συσκευή που να επιτρέπει την πρόσβαση στο κρασί (ΣΩΣΤΟ) Εύκολα, με μέτριο κόστος και χωρίς να αλλοιωθεί το κρασί 69

(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. 70

Περιορισμοί/απαιτήσεις σχετιζόμενοι με τα υλικά κατασκευής: Ελαφρύς μοχλός που θα μεταφέρει τη ροπή κάμψης Φθηνή βίδα για τη μεταφορά του ασκούμενου φορτίου στο φελλό Λεπτή και ελαστική λεπίδα που δεν θα λυγίζει μεταξύ φελλού και λαιμού μπουκαλιού Λεπτή, κοίλη βελόνα, μεγάλης αντοχής για να διαπερνά το φελλό. 71

(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. 72

Υπάρχοντα προϊόντα στην αγορά: 73

Σχεδιάζοντας με Υλικά Λειτουργία Εξαρτήματος/Προϊόντος Να μεταφέρει φορτία, θερμότητα, να αποθηκεύει ενέργεια, κλπ, με το ελάχιστο βάρος, κόστος, περιβαλλοντική επίπτωση, κλπ. Ιδιότητες Υλικού Εξαρτήματος/Προϊόντος Σχήμα, Μορφή, Διατομή Εξαρτήματος/Προϊόντος Διαδικασία Μορφοποίησης, Κατεργασία Εξαρτήματος/Προϊόντος 74

Υλικά και Στάδια Ανάπτυξης Προϊόντων Επιλογή Υλικού

Επιλογή Υλικού ΣΤΟΙΧΕΙΟ A ΠΡΟΪΟΝ ΣΤΟΙΧΕΙΟ B ΣΤΟΙΧΕΙΟ Γ * * * 76

Επιλογή Υλικού Χαρακτηριστικά Εξαρτήματος Λειτουργία Απόδοση Γεωμετρία Συσκευασία Βάρος Αξιοπιστία Κόστος Απαιτήσεις Λειτουργίας Αντοχή Κόπωση Σκληρότητα Φθορά Τριβή Θερμοκρασία Διάβρωση Γήρανση 77

Επιλογή Υλικού Ενσωμάτωση Αρχικών Υποθέσεων σε 3Δ CAD Γεωμετρικό Μοντέλο που να ικανοποιούν τους περιορισμούς λειτουργίας Επιλογή Υλικών που Ικανοποιούν τις Απαιτήσεις Λειτουργίας του Προϊόντος (Μεθοδολογία Επιλογής Υλικών) Τροποποίηση Σχεδιασμού, επανάληψη διαδικασίας για βελτιστοποίηση Χρήση Εργαλείων Ανάλυσης ( π.χ. FEA ) για τον Έλεγχο των Υποθέσεων 78

Επιλογή Υλικού Υλικό κατασκευής και τρόπος παραγωγής εξετάζονται ταυτόχρονα κατά τον σχεδιασμό ενός στοιχείου Γεωμετρία, Μέσο Συσκευασίας, Κόστος, Τελική Ποιότητα επηρεάζουν τη διαδικασία επιλογής ενός Υλικού Προγραμματισμός παραγωγικής διαδικασίας Εντοπισμός κρίσιμων παραμέτρων παραγωγικής διαδικασίας που καθορίζουν μεταβολές στην απόδοση και τελική ποιότητα Κατασκευή στοιχείων/ εξαρτημάτων και έλεγχος Ρύθμιση των παραμέτρων εκείνων για επίτευξη υψηλής ποιότητας εξαρτήματος/προϊόντος 79

Παράδειγμα: Σχεδιασμός Δομικού Σκελετού Ποδηλάτου Γνωστές εταιρείες ποδηλάτων ακολουθούν σχεδιαστικές φιλοσοφίες ως προς τη χρήση του υλικού κατασκευής και σύνθεσης της τελικής κατασκευής προκειμένου να επιτύχουν ένα πλεονέκτημα στην αγορά. Παράδειγμα: Cannondale: στοιχεία από αλουμίνιο, κατασκευή στοιχείων με το χέρι, ένωση στοιχείων με συγκόλληση Trek: στοιχεία από αλουμίνιο και χάλυβα, ένωση στοιχείων με χρήση κόλλας Πηγή: Internet 80

Παράδειγμα: Σχεδιασμός Δομικού Σκελετού Ποδηλάτου Η εξέταση ενός απλού εξαρτήματος του σκελετού (π.χ. σωλήνας) αποτελεί ένα καλό παράδειγμα των αλληλοσυνδεόμενων παραμέτρων και αποφάσεων κατά τον σχεδιασμό του. Υπάρχουν πολλές μεταβλητές κατά τον σχεδιασμό ενός και μόνο στοιχείου του σκελετού: Υλικό κατασκευής (χάλυβας, αλουμίνιο, τιτάνιο, σύνθετο,..) Εμβαδόν διατομής σωλήνα:??? Μορφή (τετράγωνη, κυκλική, άλλη)??? Κοίλη ή συμπαγής διατομή??? Σταθερή διατομή ή μεταβαλλόμενη Το ερώτημα λοιπόν είναι πως, με τρόπο τεκμηριωμένο, χειρίζεται ο σχεδιαστής του εξαρτήματος τα ερωτήματα, τους προβληματισμούς και την υπάρχουσα πληροφόρηση προκειμένου να πάρει την σωστή απόφαση. 81

Παράδειγμα: Σχεδιασμός Δομικού Σκελετού Ποδηλάτου Διαδικασία Σχεδιασμού Σκελετού 1. Το πρώτο βήμα του σχεδιασμού - ΠΟΛΛΕΣ ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ - Προτιθέμενη χρήση του προϊόντος - Επιθυμητά και κρίσιμα χαρακτηριστικά ποιοτικής απόδοσης του προϊόντος (μικρό βάρος, διάρκεια ζωής, άνεση, χαμηλό κόστος, κλπ) - Πιθανοί τύποι αστοχίας και κακής λειτουργίας - Πώς το ένα εξάρτημα συνδέεται με το υπόλοιπα στο σύνολο της κατασκευής 2. Προσδιορισμός των μεταβλητών του σχεδιασμού 3. Προσδιορισμός των ποιοτικών χαρακτηριστικών του προϊόντος σε μορφή μεταβλητών σχεδιασμού 4. Προσδιορισμός των περιορισμών σε σχέση με τους τύπους αστοχίας και των ποιοτικών χαρακτηριστικών 5. Διατύπωση τρόπου αξιολόγησης ή μέτρησης των «αρετών» του σχεδίου 6. Χρήση μεθοδολογιών για την επιλογή τιμών για τις σχεδιαστικές μεταβλητές (π.χ. δοκιμή και λάθος, προηγούμενη εμπειρία, τύχη, χρήση αριθμητικών μεθόδων για πολλές μεταβλητές και περιορισμούς). 82

Παράδειγμα: Σχεδιασμός Δομικού Σκελετού Ποδηλάτου Ας εξετάσουμε ένα μόνο κυλινδρικό σωλήνα του σκελετού και θεωρήσουμε ότι οι τα πιο σημαντικά (αρχικά επιθυμητά) χαρακτηρίστηκα του είναι: - Μεγάλη ακαμψία στοιχείου - Μικρό βάρος στοιχείου - Πολύ καλή αντοχή στην κρούση - Μεγάλη διάρκεια ζωής Μεταβλητές Σχεδιασμού: - Υλικό κατασκευής - Πάχος τοιχώματος - Εξωτερική διάμετρος - Τρόπος και μέσο σύνδεσης με υπόλοιπα στοιχεία - Τρόπος κατασκευής (οι κυλινδρικοί σωλήνες με μεγαλύτερο πάχος στα άκρα παρουσιάζουν μεγαλύτερη αντοχή στα σημεία σύνδεσης. Αλήθεια πως κατασκευάζονται?) Πηγή: Internet 83

Παράδειγμα: Σχεδιασμός Δομικού Σκελετού Ποδηλάτου Θέματα Χρήσης Υλικών: - Γιατί χρησιμοποιήθηκε αλουμίνιο ως υλικό κατασκευή? - Ποια είναι τα πλεονεκτήματά και τα μειονεκτήματά του? - Ποια άλλα υλικά αποτελούν επίσης καλές επιλογές? Σημαντικές Ιδιότητες των Υλικών προς χρήση: - Βάρος (πυκνότητα) - Ακαμψία (μέτρο ελαστικότητας) - Αντοχή (σε εφελκυσμό και κόπωση) - Αντοχή στην κρούση (σκληρότητα) - Αντοχή στη διάβρωση - Δυνατότητα σύνδεσης - Προοπτική ανακύκλωσης 84

Παράδειγμα: Σχεδιασμός Δομικού Σκελετού Ποδηλάτου Χαρακτηριστικός Πίνακας Ιδιοτήτων Πιθανών Υλικών: HR = Hot Rolled CD=Cold Drawn * Actual properties depend on the amount of reinforcing material Πηγή: Internet 85

Παράδειγμα: Σχεδιασμός Δομικού Σκελετού Ποδηλάτου Διερεύνηση Στατικής Αντοχής: αποτελέσματα από τυπικό εφελκυσμό δοκιμίου χάλυβα Πηγή: Internet 86

Παράδειγμα: Σχεδιασμός Δομικού Σκελετού Ποδηλάτου Διερεύνηση Αντοχής σε Κόπωση: Οι ιδιότητες σε κόπωση εξαρτώνται άμεσα από το είδος του υλικού. Συμπεράσματα διαγράμματος: Ο χάλυβας παρουσιάζει κάποιο όριο δυναμικής αντοχής (όπου για τάσεις πλησίον του ορίου και για απεριόριστο αριθμό κύκλων φόρτισης δεν θα προκύψει αστοχία λόγω κόπωσης) Το αλουμίνιο όμως δεν παρουσιάζει αντίστοιχο όριο με αποτέλεσμα ο σχεδιασμός του να απαιτεί την αύξηση της αντοχή στα φορτία κόπωσης Πηγή: Internet 87

Παράδειγμα: Σχεδιασμός Δομικού Σκελετού Ποδηλάτου Η εταιρεία Cannodale επέλεξε: αλουμίνιο για την κατασκευή του σωλήνα, με εξωτερική διάμετρο 1.75, και 0.085 σταθερό πάχος ένας καλός συμβιβασμός μετξύ βάρους και ακαμψίας Πηγή: Internet 88

Παράδειγμα: Σχεδιασμός Δομικού Σκελετού Ποδηλάτου Πολλές εταιρείες κατά τον σχεδιασμό με υλικά ακολουθούν πρακτικές αντίστροφης μηχανικής (reverse engineering) προκειμένου: Να διερευνήσουν πως επηρεάζονται σχεδιαστικές παράμετροι και περιορισμοί, που τους ενδιαφέρουν, ή ακόμα και να κατασκευάσουν τα ίδια στοιχεία χωρίς ενδεχομένους να πληρώσουν πιθανά δικαιώματα εκμετάλλευσης Να βελτιώσουν τα δικά τους σχέδια Να τεκμηριώσουν εγγράφως τα δικά τους σχέδια: - Διαστάσεις (μετρολογία) - Ιδιότητες υλικών (καταστροφικές και μη μετρήσεις) - Τεχνικές παραγωγής - Εκτιμήσεις κόστους (υλικά, εργασία, κλπ) 89

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. 90

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. 91

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. 92

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 94

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. 97

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. 99

Στρατηγική σκέψη: ταίριασμα υλικών και σχεδιασμού Μετάφραση Πρέπει να μπορούμε να αναγνωρίσουμε τις ιδιότητες των υλικών που είναι σημαντικές για το προϊόν στις απαιτήσεις που έχουμε θέσει Απαίτηση Ιδιότητα υλικού Πρέπει να άγει το ηλεκτρικό ρεύμα Πρέπει να υποστηρίζει φορτία χωρίς να σπάει Δεν πρέπει να είναι πολύ ακριβό Ηλεκτρική αγωγιμότητα αντοχή Κόστος/κιλό 100

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 101

Περιορισμός Αντικειμενικός στόχος Περιορισμός είναι μία απαραίτητη συνθήκη που πρέπει να ικανοποιείται (συνήθως εκφράζεται σαν όριο). Αντικειμενικός στόχος είναι μία ποσότητα για την οποία αναζητείται μία ακραία τιμή (κόστους, μάζας, όγκου κλπ). 102

Ελαφρύ ποδήλατο ταχύτητας Αντικειμενικός στόχος Περιορισμός Ελαχιστοποίηση μάζας Άνω όριο κόστος 103

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) 105

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 107

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 108

Παράδειγμα: Πόδια τραπεζιού Θέλουμε να ανασχεδιάσουμε το τραπέζι με λεπτά κυλινδρικά πόδια Θέλουμε να μειώσουμε όσο γίνεται τη διατομή και τη μάζα αλλά χωρίς να λυγίζουν Η σκληρότητα και το κόστος δεν παίζουν ρόλο 111

Πόδια τραπεζιού: Ορισμός του προβλήματος Λειτουργία: Να αντέχει θλιπτικά φορτία Περιορισμοί: Συγκεκριμένο μήκος Δεν πρέπει να λυγίζουν Δεν πρέπει να σπάνε Στόχοι: Ελαχιστοποίηση μάζας Μεγιστοποίηση λεπτότητας Ελεύθερες Μεταβλητές: Διατομή ποδιού Υλικό 112

Παράδειγμα: Ψύκτρες για μικροεπεξεργαστή 113

Φιλτράρισμα με το λογισμικό Edupack 114

Φιλτράρισμα με το λογισμικό Edupack 115