Design na Educação para Iniciação Científica em Pesquisa sobre o Efeito TRIP em Ciência dos Materiais

Autores

  • Luiz Guilherme Facine Silva Universidade federal de Itajubá, Itabira-MG, Brasil
  • Ricardo Luiz Perez Teixeira Universidade Federal de Itajubá
  • Guilherme Oliveira Siqueira Universidade federal de Itajubá, Itabira-MG, Brasil.
  • José Carlos de Lacerda Universidade Federal de Itajubá, Itabira-MG, Brasil.

DOI:

https://doi.org/10.14571/brajets.v17.n3.1050-1064

Palavras-chave:

Design Thinking, Difração de Raios X, Iniciação Científica, Protótipo

Resumo

Utilizando o Design Thinking, desenvolveu-se um protótipo aprimorado de porta-amostras para análise por difração de raios X. Os resultados indicaram melhorias significativas nos padrões de difração, facilitando a identificação das estruturas cristalinas e das fases do aço. Após a identificação das amostras de aço inoxidável austenítico AISI 316L sujeitas ao efeito TRIP, foi realizado um tratamento térmico para reverter a microestrutura para austenita, avaliando-se sua eficácia por meio da ferritoscopia. Além disso, o uso do Design Thinking estimulou habilidades de resolução de problemas, resultando na produção de artigos científicos e promovendo avanços contínuos na análise e compreensão dos materiais metálicos afetados pelo efeito TRIP, contribuindo para a formação de profissionais qualificados e engajados com as demandas da indústria e da pesquisa científica.

Biografias Autor

Luiz Guilherme Facine Silva, Universidade federal de Itajubá, Itabira-MG, Brasil

Graduando de engenharia mecânica e pesquisador de iniciação científica pela Universidade Federal de Itajubá.

Ricardo Luiz Perez Teixeira, Universidade Federal de Itajubá

Ricardo Luiz Perez Teixeira é um engenheiro, cientista e professor universitário brasileiro na Universidade Federal de Itajubá. Ele é autor de livros educacionais, didáticos e científicos, assim como de artigos sobre temas como educação em engenharia e engenharia industrial, química, metalúrgica, de materiais e engenharia em geral. Ele obteve seu mestrado em 2004 na Universidade Federal de Minas Gerais, com uma dissertação sobre Biomateriais e Ciência da Corrosão, e seu doutorado em 2011 na Universidade Federal do Rio de Janeiro, com uma tese sobre Filmes Finos (Ciência e Engenharia no Programa de Engenharia Metalúrgica e de Materiais, PEMM – COPPE/UFRJ) na Universidade Federal do Rio de Janeiro.

Guilherme Oliveira Siqueira, Universidade federal de Itajubá, Itabira-MG, Brasil.

O professor atua como docente e pesquisador na UNIFEI. É doutor em química e especialista em pesquisa de materiais inorgânicos cristalinos, semicondutores e nanoparticulados, além de processos de síntese como hidrotermal, decomposição térmica e sol-gel. Suas habilidades incluem técnicas avançadas de caracterização, como difração de raios X para análise estrutural e microestrutural, refinamento de difratograma por Rietveld e método WPPM, microscopia eletrônica de varredura e de transmissão, análises térmicas (TG e DSC), espectroscopias UV, visível e infravermelho, estudos de adsorção gasosa, e testes catalíticos e fotocatalíticos.

José Carlos de Lacerda, Universidade Federal de Itajubá, Itabira-MG, Brasil.

Graduado em Engenharia Mecânica pela Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais (1981), com mestrado e doutorado em Engenharia de Materiais pela REDEMAT - UFOP-UEMG-CETEC em 2007 e 2015, respectivamente. Atualmente é Professor Adjunto na Universidade Federal de Itajubá, campus Itabira. Possui experiência em Engenharia de Materiais, Mecânica e Metalúrgica, com foco em Processos de Conformação Mecânica, Soldagem, Fundição, Fadiga e Corrosão. Fundador e líder do Grupo de Pesquisas em Metais (Metals Group) e revisor em periódicos como International Journal of Fatigue, Materials Science and Engineering A, Materials Letter, Surface and Coatings Technology, Part E: Journal of Process Mechanical Engineering e Revista Matéria (UFRJ).

Referências

Ali, A., Chiang, Y. W., & Santos, R. M. (2022). X-ray diffraction techniques for mineral characterization: A review for engineers of the fundamentals, applications, and research directions. Minerals, 12(2), 205.

Askeland, D. R., Phulé, P. P., Wright, W. J., & Bhattacharya, D. K. (2003). The science and engineering of materials. Springer Dordrecht. https://doi.org/10.1007/978-94-009-1842-9

Associação Brasileira de Normas Técnicas. (2002). ABNT NBR ISO 4287:2002 - Geometrical product specifications (GPS) - Surface texture: Profile method - Terms, definitions, and surface texture parameters. Rio de Janeiro. Recuperado de https://www.abntcatalogo.com.br/pnm.aspx?Q=UGNiYlByRDZmbWRhRVMvL05uRDJtRkFRZC80d0tmR1FZeE5pd1h2Q2wzND0

ASTM Internacional. (2020). ASTM F138-19: Standard specification for wrought 18Chromium-14Nickel-2.5Molybdenum stainless steel bar and wire for surgical implants (UNS S31673). West Conshohocken: American Society for Testing and Materials. Recuperado de https://www.astm.org/f0138-19.html

Bacich, L., & Moran, J. (2017). Metodologias ativas para uma educação inovadora: uma abordagem teórico-prática. Penso Editora.

Bish, D.L., & Reynolds Jr., R.C. (1989). Sample preparation for X-ray diffraction. In D.L. Bish & J.E. Post (Eds.), Modern powder diffraction (pp. 73-99). Washington: Mineralogy Society of America. (Reviews in Mineralogy, Vol. 20).

Brown, T. (2009). Change by design: How design thinking transforms organizations and inspires innovation. HarperCollins.

Camargo, H. A., & Lingnau, C. M. (2021). Teoria e prática: cultura maker e experiência de iniciação científica voluntária. Revista Ciranda,5(1), 155-163.

Chiaverini, V. (2008). Aços e Ferros Fundidos (7ª ed.). São Paulo: ABM..

da Silva, R. F. (2020). A Difração de Raios X: uma técnica de investigação da estrutura cristalina de materiais. Revista Processos Químicos,14(27), 73-82.

Dam, R. F., & Siang, T. Y. 5 stages in the design thinking process. Interaction Design Foundation. Recuperado de www. interaction-designing/literature/article/5-stages-in-thedesign-thinking-process.

de Carvalho, B. R., Ribeiro, R. B., Langhi, C., Borges, S. P. T., de Souza, A. J. S., & de Jesus Silva, J. W. (2021). Aplicação do Design Thinking como ferramenta de inovação na gestão de projetos no setor metalúrgico. Research, Society and Development,10(8), e43210817532-e43210817532.

de Queiroz Neto, J. P., & Vasconcelos, J. S. (2021). ABPI–Aprendizagem Baseada em Projetos Interdisciplinares: Formando Alunos Autônomos. Editora Appris.

de Souza, V. R. P. (2024). Avanços Tecnológicos, Gestão da Qualidade e Linguagem. Editora Dialética.

Demarchi, A. P. P., Fornasier, C. B. R., & de Freitas Martins, R. F. (2011). A Gestão de Design humanizada pelo Design thinking a partir de relações conceituais. Projetica, 2(1), 19-36.

dos Santos Filho, E. B., Lira, E. G., Gonçalves, F., Santos, L. C. B., & da Silva, S. (2024). Design Thinking e metodologias ativas na educação do século XXI. Revista Ilustração, 5(1), 217-223.

Epp, J. (2016). X-ray diffraction (XRD) techniques for materials characterization. In Materials characterization using nondestructive evaluation (NDE) methods (pp. 81-124). Woodhead Publishing.

Florêncio, K. C. (2022). Estudo do efeito TRIP produzido pela laminação a frio do aço inoxidável austenítico AISI 316L e avaliação de seu uso como biomaterial (Dissertação de mestrado, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais, Mestrado Profissional). Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, Brasil. Recuperado de https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3457

Gundgire, T., Jokiaho, T., Santa-aho, S., Rautio, T., Järvenpää, A., & Vippola, M. (2022). Comparative study of additively manufactured and reference 316L stainless steel samples – Effect of severe shot peening on microstructure and residual stresses. Materials Characterization, 191, 112162. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2022.112162

HELMUT FISHER. (2024). Helmut Fisher user manual: Ferritscope® FMP30 measurement of the ferrite content in austenitic and duplex steel. Lenexa. Recuperado de https://content.ndtsupply.com/assets/Uploads/Fischer-FMP30-Feritscope-User-Manual.pdf?clientId=639792014.1674687240

ICCD. (2022). International Centre for Diffraction Data. Powder Diffraction File (PDF) - Phase Search. Newtown Township. Recuperado de https://www.icdd.com/pdfsearch/

ISO. (2016). ISO 5832-1:2016. Implantes para cirurgia - Materiais metálicos - Parte 1: Aço inoxidável laminado. Genebra: Organização Internacional de Normalização. Recuperado de https://www.iso.org/standard/66636.html

Jenkins, R., & Snyder, R.L. (1996). Introduction to X-ray powder diffractometry. New York: John Wiley. (Chemical Analysis, Vol. 138).

Khan, H., Yerramilli, A. S., D'Oliveira, A., Alford, T. L., Boffito, D. C., & Patience, G. S. (2020). Experimental methods in chemical engineering: X‐ray diffraction spectroscopy—XRD. The Canadian journal of chemical engineering, 98(6), 1255-1266.

Lacerda, J. C. D., Freitas, L. L. D., Brito, R. F., Moura Filho, F., & Teixeira, R. L. (2021). Comparative study between sensitization degree of the 0.4% Mo austenitic stainless steel and UNS S31803 duplex stainless steel. Materials Research, 24(1), e20200408.

Linjee, S., et al. (2023). On the severe shot peening effect to generate nanocrystalline surface towards enhancing fatigue life of injection-moulded Ti-6Al-4V alloy. Journal of Materials Science, 58, 15513-15528. https://doi.org/10.1007/s10853-023-08978-3

MALVERN PANANALYTICAL. (2024). X-ray diffractometers: Benchtop & floorstanding XRD solutions - X'Pert3. Malvern. Recuperado de https://www.malvernpanalytical.com/en

Marcilio, D. S. (2019). Aprendizagem baseada na resolução de problemas. Editora Senac São Paulo.

Marques, A. V. M., Carmo, K. M. D., Lage, W. C., Teixeira, R. L. P., Lacerda, J. C. D., Teixeira, C. H. S. B., & Shitsuka, R. (2020). Evaluation of the effect of plastic deformation on the microstructure, hardness, and magnetic properties of AISI type 316L stainless steel. Matéria (Rio de Janeiro), 25, e-12611.

Martin, R. L. (2009). The design of business: Why design thinking is the next competitive advantage. Harvard Business Press.

Mazo, E. M., Sampaio, R. R., de Brito Lordelo, S. N., de Souza, G. O., & Veimrober, R. F. (2022). Uma Abordagem Inovadora de Aprendizagem para o Desenvolvimento de Competências Transversais. Cadernos de Educação Tecnologia e Sociedade, 15(1), 113-125.

Melo, A., & Abelheira, R. (2015). Design Thinking & Thinking Design: Metodologia, ferramentas e uma reflexão sobre o tema. Novatec Editora.

McCusker, L.B., et al. (1999). Rietveld refinement guidelines. Journal of Applied Crystallography, 32, 36-50.

Nascimento, M. F. T., & Teixeira, R. L. P. (2023). Estudo do efeito TRIP do aço 316L induzido por conformação mecânica por laminação a frio e por jateamento com microesferas de vidro. Revista dos Trabalhos de Iniciação Científica, 2022. https://doi.org/10.29327/1307153.1-94

Pagani, T. (2018). Design thinking. Editora Senac São Paulo. Recuperado de https://books.google.com.br/books?id=lz1MDwAAQBAJ

Paschoarelli, L. C., & dos Santos Menezes, M. (Eds.). (2023). Design: Desafios da pesquisa. Canal 6 Editora.

Queiroz, C. C. S. F. (2023). Cultura maker e abordagem STEAM: transformando vidas atrás das grades. Revista Ibero-Americana de Humanidades, Ciências e Educação, 9(10), 1039-1060.

Ranzani, R. C., Kul, E. T. S., Miranda, N. M., Gallo, S. A., & de Lima, V. R. (2024). REFLEXÕES SOBRE AS METODOLOGIAS ATIVAS NA EDUCAÇÃO. Revista Ilustração, 5(1), 239-249.

Santos, A. D. P. L., & Baia, A. P. (2018). Inovação no processo de desenvolvimento de produto através do Design Thinking. Revista Empreender e Inovar, 1(1), 33-46.

Scheer, A., Noweski, C., & Meinel, C. (2012). Transforming constructivist learning into action: Design thinking in education. Design and Technology Education: An International Journal, 17(3), 8–19. https://www.itecpro.org.uk/journal

Shackelford, J. F. (2000). Materials science for engineers. Upper Saddle River, New Jersey.

Siek, D., Ślósarczyk, A., Przekora, A., Belcarz, A., Zima, A., Ginalska, G., Czechowska, J. (2017). Evaluation of antibacterial activity and cytocompatibility of α-TCP based bone cements with silver-doped hydroxyapatite and CaCO3. Ceramics International, 43(16), 13997-14007. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2017.07.131

Silva-Neto, S. L. D., & Leite, B. S. (2023). Design Thinking aplicado como metodologia para a solução de problemas no ensino de Química: um estudo de caso a partir de uma problemática ambiental. Ciência & Educação (Bauru), 29, e23043.

Siqueira, O. A. G., de Sousa Cunha, L., Pena, R. D. S. F., de Souza Corrêa, B., & Amorim, M. E. (2014). Metodologia de projetos em design, design thinking e metodologia ergonômica: Convergência metodológica no desenvolvimento de soluções em design. Cadernos UniFOA, 9(Esp), 49-66.

Stickdorn, M., & Schneider, J. (2014). This is service design thinking: Basics, tools, cases. Bookman Editora.

Tajra, S. F. (2011).Informática na Educação: novas ferramentas pedagógicas para o professor na atualidade. Saraiva Educação SA.

Teixeira, C. H. S. B., Teixeira, R. L. P., Veiga, R. T., de Araújo Brito, M. L., & Silva, P. C. D. (2022). The circular economy in the age of the 4th industrial revolution–the use of technology towards transition. Revista Gestão & Tecnologia, 22(4), 64-89.

Teixeira, C. H. S., & Teixeira, R. L. P. (2023). The circular economy in the age of the 4th industrial revolution: use of technology towards transition. Br. J. Ed., Tech. Soc., 16(2), 219-235.

Teixeira, R. L. P. et al. (2021). The effects of niobium on the bioactivity of Ni-Ti-Al-Nb shape memory alloys. Archives of Metallurgy and Materials, 66(2). Recuperado de https://www.imim.pl/files/archiwum/Vol2_2021/12.pdf

Teixeira, R. L. P., & Silva, P. C. D. (2024). Advancing Metallic Biomaterials for Biomedical Implants: A Comprehensive Integrative Review. Revista de Gestão Social e Ambiental, 18(5), e05255-e05255.

Teixeira, R. L. P., de Lacerda, J. C., Florencio, K. C., da Silva, S. N., & Henriques, A. B. (2023). TRIP effect produced by cold rolling of austenitic stainless steel AISI 316L. Journal of Materials Science, 58(7), 3334-3345.

Teixeira, R. L. P., Silva, P. C. D., & de Araújo Brito, M. L. (2021). Gamificação para o ensino de engenharia no contexto da indústria 4.0: metodologia estratégica para a motivação dos estudantes. Revista de Casos e Consultoria, 12(1), e23964-e23964.

Teixeira, R. L. P., Silva, P. C. D., Shitsuka, R., de Araújo Brito, M. L., Kaizer, B. M., & e Silva, P. D. C. (2020, April). Project based learning in engineering education in close collaboration with industry. In 2020 IEEE Global Engineering Education Conference (EDUCON) (pp. 1945-1953). IEEE.

Teixeira, R. L. P., Silva, P. C. D., Shitsuka, R., de Araújo Brito, M. L., Kaizer, B. M., & e Silva, P. D. C. (2020, April). Project-based learning with industry as a learning strategy for improvement engineering education. In 2020 IEEE Global Engineering Education Conference (EDUCON) (pp. 1-2). IEEE.

Teixeira, R. L. P., Silva, P. C. D., & de Araújo Brito, M. L. (2019). Aplicabilidade de metodologias ativas de aprendizagem baseada em problemas em cursos de graduação em engenharia. Humanidades & Inovação, 6(8), 138-147.

Teixeira, R. L. P., Teixeira, C. H. S. B., & de Araújo Brito, M. L. (2018). A formação profissional do engenheiro: um enfoque nas metodologias ativas de aprendizagem em Universidade Federal. Revista Brasileira da Educação Profissional e Tecnológica, 2(15), e7330-e7330.

Tenreiro-Vieira, C. (2014). Perspectivas futuras de investigação e formação sobre pensamento crítico. Revista Lusófona de Educação, 93, 92-107. https://doi.org/10.21814/rleu.93.07

Unruh, D. K., & Forbes, T. Z. (2019). X-ray diffraction techniques. In Analytical geomicrobiology: A handbook of instrumental techniques (pp. 215-237). CRC Press.

Viana, S. C., da Silva Franqueira, A., Malta, D. P. D. L. N., Matos, E. F., do Carmo, J. P. G., dos Santos, M. L. M., ... & da Costa Mariano, T. C. G. (2024). Metodologia ativa design thinking. Revista Contemporânea, 4(4), e4009-e4009.

Vieira, I., Machado, C., Von Kortzfleisch, H. F. O., Zerwas, D., & Mokanis, I. (2012). Design thinking for educators (2nd ed.). Riverdale & IDEO. Recuperado de http://www.designthinkingforeducators.com

Whittig, L. D., & Allardice, W. R. (1986). X-ray diffraction techniques. In A. Klute (Ed.), Methods of soil analysis: Part 1 Physical and mineralogical methods (Vol. 5, pp. 331-362). American Society of Agronomy.

X'Pert Quantify. (2024). Quantitative phase analysis software for X-ray diffraction applications. Leyweg. Recuperado de https://www.malvernpanalytical.com/en/assets/Quantify_brochure_tcm50-52027.pdf

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Publicado

2024-12-02

Edição

Vol. 17 N.º 3 (2024)

Secção

Article

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Direitos de Autor (c) 2024 Luiz Guilherme Facine Silva, Ricardo Teixeira, Guilherme Oliveira Siqueira, José Carlos de Lacerda

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