Oikean materiaalin valitseminen käyttötarkoituksen mukaan

Materiaalin valinta alkaa tehtävästä, ei materiaalista. Kirjoita ensin, mitä osan täytyy tehdä (sen vaatimukset), ja etsi sitten materiaali, joka täyttää ne hyväksyttävillä kustannuksilla. Tässä muutama esimerkki:

• Sähkökaapeli: sen täytyy kuljettaa sähkövirtaa pienin häviöin, taipua katkeamatta ja olla kohtuuhintainen. Kupari johtaa sähköä erittäin hyvin, ja siitä on helppo vetää lankaa. Alumiini johtaa sähköä heikommin, mutta se on kevyempää ja halvempaa, joten sitä käytetään pitkissä sähkölinjoissa.
• Ikkuna: sen täytyy päästää valo läpi ja pitää tuuli sekä sade ulkona, joten sen täytyy olla läpinäkyvä. Lasi täyttää nämä vaatimukset, minkä vuoksi se valitaan hauraudestaan huolimatta.
• Paistinpannu: pohjan pitäisi levittää lämpö tasaisesti (hyvä lämmönjohdin, kuten alumiini tai kupari), kun taas kahvan pitäisi pysyä viileänä (huono lämmönjohdin, kuten muovi tai puu).
• Jousi: sitä täytyy voida venyttää tai puristaa, ja sen täytyy palautua muotoonsa monta kertaa, joten se tarvitsee erittäin korkean kimmoisuusrajan. Jousiteräs on tehty juuri tätä varten.

Ei ole olemassa yhtä “parasta materiaalia”, vaan paras kompromissi. Polkupyörän runko näyttää, millaisia kompromisseja joudutaan tekemään:

• Teräs: luja, sitkeä ja helppo korjata, mutta painavampi.
• Alumiiniseos: paljon terästä kevyempi jäykässä rungossa, mutta kestää toistuvaa kuormitusta huonommin.
• Hiilikuitukomposiitti: erittäin kevyt, ja sen jäykkyyttä voidaan säätää oikeissa suunnissa, mutta se on kallis ja vaikeampi korjata.

Halpaa työmatkapyörää haluava pyöräilijä ja kilpailija, joka haluaa säästää jokaisen gramman, valitsevat eri tavalla, ja molemmat tekevät omaan tarkoitukseensa sopivan valinnan.

Katso polkupyöräilykypärää. Sen ulkokuori on ohutta kovaa muovia, mutta suurin osa kypärästä on kokoonpuristuvaa vaahtomuovia. Törmäyksessä vaahtomuovi puristuu pysyvästi kasaan. Siihen kuluu hieman aikaa ja etäisyyttä, ja vaahtomuovi imee törmäyksen energiaa, joten päähän kohdistuu pienempi voima. Kova ja jäykkä kypärä ilman vaahtomuovia pysäyttäisi pään äkillisemmin ja olisi huonompi. Tässä “pehmeä” materiaali on viisas valinta.