La ingeniería de materiales computacional integrada busca crear vínculos entre el proceso de fabricación, estructura, propiedades y desempeño de los materiales. Este proceso permitiría diseñar materiales específicos para una aplicación, optimizar el material a partir de un diseño existente, y clasificar los materiales no solo por su composición, sino también por su estructura y propiedades.
En Colombia la formación como ingenieros de materiales se enfatiza en el estudio y aplicación de materiales de ingeniería con su respectivo proceso de obtención para su uso en la industria.
Sin embargo en las grandes industrias productoras de materiales hay un atraso respecto a países desarrollados ya que técnicas como metalurgia de polvos aún no se producen afuera de las academias y pequeños experimentos que no han logrado vincularse con la industria.
Las grandes acerías del país, por ejemplo, producen una cantidad limitada de materiales que son controlados por la demanda en el país, que busca los aceros más populares, económicos, y fáciles de conseguir. Esto se ha constituido en un círculo vicioso donde el diseño de máquinas funciona de acuerdo a los materiales disponibles con pocos ánimos puestos en la búsqueda de soluciones y optimización basados en la ingeniería de materiales.
Dicha separación entre el diseño mecánico y la producción de materiales es uno de los puntos que abarca la integración computacional de la ingeniería de materiales. Aprovechando el poder computacional del siglo XXI se puede esperar que en el mundo la creación y clasificación de materiales pueda dar un gran giro al estar basado en la informática, ya sea teniendo grandes bases de datos sobre un material (que a diferencia de las bases de datos actuales no incluya solamente la composición, sino también la microestructura y las interacciones a escalas multinivel, desde el nivel cuántico hasta estudios a fatiga) que permitan optimizar una aplicación industrial con un material de acuerdo a varios criterios, sino que también se puedan crear nuevos materiales mediante procesos estocásticos y algorítmicos sobre las interacciones entre elementos, moléculas, y microestructuras.
Esta gran base de datos prescindirá del análisis por elementos finitos y se verá enfocada a nuevos métodos de digitalización de la información experimental y microestructural de los elementos que mediante procesos algorítmicos pueda predecir propiedades macroscópicas tales como el modulo de Young o la resistencia a la fatiga.
Otro factor que impide que la ingeniería de materiales avance en estos nuevos métodos es la comercialización y patentado de materiales novedosos por parte de la industria que en un esfuerzo por obtener liderazgo en el mercado cierran las posibilidades de clasificar o modelar matemáticamente las fases y cambios microestructurales que se tienen en el material que le permiten obtener propiedades útiles para la industria, y son mucho más recelosas en el aspecto del proceso, lo que sugiere para el ingeniero de materiales otro obstáculo en el planteamiento experimental y estocástico de la creación de nuevos materiales, o estructuras y procesos novedosos.
A su vez, el hecho de que las empresas vayan aplicando mejoras a sus materiales, hace aún más difícil el trabajo de clasificación, que cronológicamente se renueva dejando un escalón más atrás todo proceso que busque la clasificación y modelado de una microestructura o composición actual cuando se de la siguiente mejora.
Las empresas deben entonces aprovechar los equipos de trabajo de las universidades para aprovechar las herramientas computacionales novedosas asegurando un costo inicial minimo comparado con el costo de servidores, licencias, y los ingenieros a cargo de la modelación de los materiales, que puede ser elevado comparados con un contrato de apoyo mutuo en alguna universidad que ya cuente con los recursos informáticos y esté dispuesta a fomentar la investigación sobre el diseño y estandarización de materiales asistido por computador.
En Colombia hace falta ese vínculo entre la academia y la industria que permita el apoyo mutuo en investigación. A pesar de que en algunas universidades destacadas se están haciendo proyectos novedosos en la ciencia e ingeniería de materiales, no hay un interés claro de la industria en hacer uso de las universidades como medio de investigación en el desarrollo de métodos de producción eficientes de nuevos materiales que se necesitan en la industria, y que sencillamente son importados a un alto costo de países con producción.
Además, en los periodos de recesión económica establecidos en los últimos tiempos en el país, pocas empresas han tomado la iniciativa en emprender investigación y desarrollo de materiales debido al alto costo de la misma, que tradicionalmente se ha hecho de manera empírica, prueba y error, y por medio de la intuición. Es necesario aplicar métodos investigativos sobre el desarrollo de materiales en el país por medio de herramientas computacionales e interacción con otras universidades nacionales e internacionales para la creación de la integración computacional por medio de bases de datos, simulaciones, ensayos. Toda esta información abierta a los miembros de programas de investigación en la academia y personas con experiencia en la industria respectiva donde también se empiece a esbozar los principios del diseño bottom-up basado en las propiedades que demanda la industria y que convencionalmente se realizaban como sólo la selección de los materiales a la mano, para así lograr dar soluciones a problemas no triviales donde actualmente se recurre a la importación de soluciones y materiales (como lo son los aceros de alta resistencia al desgaste y endurecimiento en el ciclo de trabajo usados en las máquinas de minería).
La academia debe entonces facilitar e implementar el servicio de diseño de materiales con la industria apoyándose en herramientas computacionales que disminuyan costos de ensayos y den credibilidad a estas técnicas y a la universidad, proceso que se va a ir mejorando sustancialmente conforme avanzan los algoritmos de programación para hallar nuevos materiales y se aumenta el poder computacional de los procesadores que permitirán que esta integración computacional sea la nueva forma de hacer ingeniería de materiales en el siglo de la informática y las telecomunicaciones.
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