Oportunidades de diseño con nuevas tecnologías de procesamiento de plásticos

Los plásticos son materiales relativamente nuevos en el mundo, y su vertiginoso avance parece continuar casi sin límites. Para las personas involucradas en el desarrollo de productos y aplicaciones innovadoras el reto es mantenerse al ritmo de estos nuevos desarrollos y utilizarlos satisfactoriamente.

Es bien sabido que los plásticos son una nueva rama en el "mundo de los materiales". Muchos expertos en plásticos creen que no es suficiente considerarlos solo como una nueva clase de materiales, sino que enfatizan en la importancia de "pensar en plástico" con el fin de emplearlos adecuadamente. Aún cuando los plásticos y sus aplicaciones han mejorado en las últimas décadas, pueden ser parcialmente considerados como nuevos materiales en un "viejo mundo", juzgado según "viejos" estándares. Para ilustrar ello, considérense las propiedades mecánicas, tales como la resistencia a la tensión, módulo de Young y resistencia al impacto. Comparado con los aceros, la mayoría de plásticos son vistos como "débiles", "suaves", etc. Esta comparación no incluye ni siquiera la variación de propiedades con el tiempo. Sin embargo, los plásticos han remplazado a los metales y a otros materiales en muchas aplicaciones. Una aproximación más exacta al escenario de aplicaciones está contenida en el Selector Optimizado de Polímeros de Ashby, un esquema que combina racionalmente diversos factores relevantes.

Los aceros son un buen ejemplo de una clase de materiales para los cuales la estandarización ha sido hasta ahora y después de más de 2.000 años muy bien establecida, aún cuando existen nuevas aleaciones y una mejor comprensión del comportamiento del material. En la vida diaria, palabras como "hierro" y "acero" han encontrado significados relacionados con la resistencia y la durabilidad en diversas lenguas. No obstante, comportamientos de fractura frágil y fatiga también han ocurrido en metales. Por supuesto, no todas las fallas de producto son atribuibles sólo al material. Más allá del punto de vista de un ingeniero o un diseñador, la falla de un producto es causada por el conocimiento insuficiente de los detalles de uno a más factores tales como las condiciones de servicio, concentraciones de esfuerzos, interacción entre diferentes partes o materiales en ensamblajes y propiedades dependientes del tiempo, entre otros. La selección errada del material puede ser una de las causas en la falla de un producto, pero dado que las principales propiedades de los materiales son totalmente conocidas, esta posibilidad debe ser vista como un error evitable a menos que sea consecuencia de un conocimiento insuficiente de otros factores.

Diseño
El diseño es calificado generalmente como una actividad creativa. Aunque existen diseñadores que pueden ser considerados como especialistas de estilo, tal como existen especialistas en materiales o en medicina, un diseñador o un ingeniero de diseño necesitan tomar decisiones basadas en información proveniente de toda una miscelánea de profesiones sin ser necesariamente un experto en todas ellas. Esto implica que un diseñador llega a familiarizarse o cooperar muy estrechamente en la toma de decisiones con diversas profesiones. Sin embargo, es casi imposible que tal toma de decisión esté basada exclusivamente en aspectos objetivos.

El desarrollo de producto se considera aquí como la integración de todo el proceso desde la identificación de las necesidades latentes del consumidor hasta el comienzo de la producción industrial. Satisfacer las expectativas del consumidor es el objetivo principal del desarrollo de producto y la condición más importante para alcanzar la etapa industrial es lograr una ganancia lo suficientemente grande como para justificar el desarrollo de producto.

Un reto impuesto por las expectativas del consumidor es que no solo existen factores racionales y objetivos sino que también están envueltos factores subjetivos y experiencias. No satisfacer las expectativas del consumidor debe ser considerado como una falla del producto. Tener una radiografía completa de todas las expectativas del consumidor es absolutamente deseable para un diseñador. Más recientemente se ha puesto especial atención a los aspectos emocionales, en parte para comprender los aspectos subjetivos en la experiencia del usuario. Dado que la percepción de un producto por parte del usuario depende fuertemente de los materiales, existe ahora un enfoque hacia el papel que juegan los materiales e incluso los aspectos emocionales asociados a ellos.

Gracias al valor que tiene satisfacer las expectativas del consumidor, los diseños preliminares son a menudo concebidos sin restringirse por las limitaciones de los materiales, la manufactura y otros factores reales. Los beneficios prácticos de esta actividad netamente creativa pueden ser: (i) extender los límites de lo realizable con los actuales materiales y métodos de fabricación, (ii) desarrollar nuevas aplicaciones usando materiales o procesos de fabricación existentes y (iii) promover el desarrollo de nuevos materiales y mejores procesos de manufactura para nuevas aplicaciones. De acuerdo con Ashby, "un diseñador exitoso ha escapado de la mentalidad asociada con los materiales conocidos, y ha explotado las propiedades especiales y la libertad de diseño de otros nuevos". Esta sentencia puede ser fácilmente extendida al conglomerado creciente de nuevos desarrollos en materiales poliméricos.

Retomando nuevamente el desarrollo de producto integrado, los retos específicos dentro de un contexto industrial son: (i) identificar completamente las necesidades latentes del consumidor, (ii) responder a las necesidades del consumidor con un diseño de producto que tenga en cuenta todos los aspectos físicos y emocionales de la utilización del producto por parte del usuario y (iii) obtener productos que reproduzcan las interacciones físicas y emocionales que fueron planeadas en el diseño.

El tercer reto implica una traducción de los factores subjetivos y emocionales hacia las características físicas y objetivas del producto, según se presenta en la siguiente sección.

Aproximación
Con el fin de obtener productos que permitan la interacción física y emocional que los usuarios esperan explicita e implícitamente, hay condiciones que deben satisfacerse durante el diseño y desarrollo del producto:

1. Estar bien informado
2. Estar inspirado
3. Informar e inspirar a los otros individuos involucrados

En relación con el mundo de los plásticos ahora se presenta un método que se espera contribuya a estar bien informado e inspirado al mismo tiempo. Aquí no se discutirán las técnicas creativas: los profesionales de diseño están familiarizados con ellas y conocen cómo y cuándo aplicarlas. La discusión se centrará en la "inspiración por información", una aproximación sistemática con los siguientes aspectos:

1. Plásticos, aditivos y mezclas nuevas y mejoradas y sus beneficios (potenciales); algunos ejemplos son listados en la tabla 1 .
2. Equipos, herramientas y procesos nuevos y mejorados y sus beneficios (potenciales); algunos ejemplos están listados en la tabla 2
3. Aplicaciones inspiradoras de plástico, unos pocos ejemplos están listados en la tabla 3

Un diseñador que ha revisado sistemáticamente un amplio rango de posibilidades y aplicaciones no solo habrá recibido información adicional e inspiración, sino probablemente también desarrollará diseños más innovadores y será capaz de tener discusiones detalladas con otros profesionales, quienes a cambio pueden llegar a estar más inspirados por la comunicación mejorada.

Beneficios potenciales y aplicaciones inspiradoras
Los beneficios (potenciales) y las aplicaciones inspiradoras, como las presentadas en las tablas 1 a 3, pueden requerir una traducción más significativa de oportunidades de diseño dependiendo de la actividad emprendida. Dicha lista debe también servir como una revelación en sí misma y por lo tanto promueve una nueva actividad creativa, en suma a las soluciones libremente concebidas sin estar restringido por aspectos materiales o métodos de producción. La aproximación aquí presentada es principalmente recolección de información que promueve inspiración adicional y oportunidades de diseño.

Dos o más beneficios pueden ser asociados para tener oportunidades de diseño adicionales. Un ejemplo es el uso de materiales nanoestructurados con matrices basadas en recursos renovables, que ya han sido investigados. Los beneficios de este ejemplo consistirían entonces en alcanzar mejores propiedades (e.g., rigidez, barrera a los gases) usando recursos con disponibilidad casi ilimitada. Este último ejemplo es por supuesto una simplificación, ya que no considera los requerimientos energéticos para la conversión de los recursos renovables en materiales y de los materiales en productos, posibles riesgos a la salud asociados a las nanopartículas, y otros varios factores. De todas formas, la buena información y los intercambios frecuentes con diversos expertos siguen siendo necesarios. No obstante, este ejemplo puede inspirar la optimización de un diseño, particularmente en el caso en el cual un diseñador no haya escuchado antes acerca de materiales nanoestructurados. En consecuencia, se sigue la aproximación "inspiración por información".

Comentarios y conclusiones
El número siempre creciente de plásticos emergentes representa un amplio espectro de propiedades y de oportunidades de diseño. Se ha presentado una aproximación para clasificar sistemáticamente los posibles beneficios de los materiales plásticos y sus diversos procesos de transformación, así como listar un amplio rango de aplicaciones inspiradoras, que pueden parecer no estar relacionadas entre sí, pero que contribuyen a ampliar el alcance de las soluciones de diseño. De esta manera, un diseñador o cualquier otro profesional selecciona activamente y procesa la información de los campos de experiencia de otras personas, lo que promueve el desarrollo de nuevas aplicaciones que conducen a diseños innovadores y reales.