A pesquisa e o desenvolvimento de engenharia, também conhecido como P&D, é o processo sistemático de aprendizado e construção de novas tecnologias com o objetivo de projetar um produto. Ao contrário da pesquisa científica, a pesquisa em engenharia não se preocupa em descobrir como o mundo funciona, mas em como as coisas podem funcionar para um determinado objetivo. Essa pesquisa pode envolver muitos estudos científicos, no entanto, à medida que os engenheiros trabalham para criar soluções de design para problemas do mundo real. A parte de desenvolvimento da pesquisa e desenvolvimento de engenharia refere-se à tentativa de realmente construir o produto final; muitos estágios de desenvolvimento, cada um com vários graus de prontidão, podem ser necessários para que o design seja bem-sucedido.
O primeiro passo na criação de uma solução para um determinado problema em pesquisa e desenvolvimento de engenharia é aprender sobre o problema em si e como a solução deve funcionar. Se não existirem produtos semelhantes, essa etapa poderá exigir muita pesquisa nas ciências físicas, como física ou biologia. Por exemplo, o novo campo da nanoengenharia não possuía produtos em nanoescala nos quais basear seus projetos; os engenheiros precisavam olhar para a física para ter uma idéia de como os produtos em potencial poderiam funcionar.
Por outro lado, se houver produtos existentes no mundo intimamente relacionados com o que está sendo projetado, os engenheiros provavelmente se concentrarão em estudar a própria tecnologia existente, e não a ciência subjacente. No caso de projetar um motor para um próximo modelo de carro, os engenheiros provavelmente se beneficiariam mais do estudo de motores de carros anteriores do que da termodinâmica teórica, por exemplo. Os motores de combustão interna estão em uso difundido há mais de um século, e uma variedade de configurações já foi projetada, usada e avaliada por seus pontos fortes e fracos – não há sentido em recriar o que já foi projetado.
O desenvolvimento de um produto em pesquisa e desenvolvimento de engenharia geralmente é um processo iterativo. Em outras palavras, é impossível saber exatamente como um produto funcionará, mesmo quando um plano de projeto detalhado é elaborado. Mesmo produtos bem projetados não são perfeitos e têm seus pontos fracos. Portanto, é muito útil desenvolver protótipos ou modelos de trabalho para testar idéias. Esses modelos não se destinam à venda a um cliente ou à produção em massa como produto final. Em vez disso, eles pretendem fornecer aos engenheiros uma idéia melhor de quais componentes do modelo precisam ser aprimorados e quais parecem funcionar bem.
Após uma série de testes sistemáticos de um protótipo, os engenheiros tentam redesenhar um produto com base nas informações coletadas durante o teste. Eles podem ajustar seus cálculos e ajustar levemente alguns dos componentes mais fracos de seu design. Não há regra para quantos protótipos devem ser desenvolvidos antes que um produto final esteja pronto; o número depende de fatores como o quão inovadora é a tecnologia e se o produto pode representar um risco de segurança ou ambiental quando usado.
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