Tag Archives: Werkstoff

In der heutigen Werkstoffkunde unterscheidet man im Allgemeinen fünf Werkstoffgruppen:

  • Metalle (zum Beispiel Eisen, Stahl, Kupfer, Aluminium)
  • Nichtmetalle (zum Beispiel Graphit, Kohlenstoff)
  • organische Werkstoffe (zum Beispiel Holz, Kunststoff)
  • anorganische nichtmetallische Werkstoffe (zum Beispiel Keramik, Glas)
  • Halbleiter (zum Beispiel Silicium)

Der Einsatz von Werkstoffen zieht sich bereits durch die gesamte Vorgeschichte der Menschheit. Das Material für einen Faustkeil (Stein) ist ein Werkstoff und ein Charakteristikum der Steinzeit. Es gehört mit Holz zu den ältesten Naturwerkstoffen, die es gibt. Um 10.000 v.Chr. wurde zum ersten mal Keramik hergestellt. Es ist der älteste künstliche Werkstoff.

Im 8. Jahrtausend v. Chr. begann die technische Nutzung von Metallen. Zunächst wurde mit gediegenen (elementar vorkommenden) Metallen wie Gold, Silber und Kupfer gearbeitet. Der Gebrauchswert dieser Werkstoffe war jedoch noch zu gering, was zur Entdeckung und Herstellung der ersten Legierung, nämlich der Bronze, führte. Die Herstellung von Bronze setzt bereits einen fortschrittlichen Bergbau zur Bereitstellung von Kupfer- und Zinnerzen voraus. Außerdem waren Verhüttungs­techniken nötig. Die immer bessere Beherrschung dieser Technologien führte schließlich dazu, dass auch Eisen verhüttet werden konnte. Nach dem Dreiperiodensystem werden die jeweiligen Perioden nach den fortschrittlichsten eingesetzten Werkstoffen bezeichnet (siehe auch Hauptartikel Archäometallurgie). Parallel dazu wuchs mit der Entstehung von Siedlungen und Städten der Bedarf nach Werkstoffen für das Bauwesen (Stein, Holz), Hieb- und Stichwaffen, Münzen (Metalle) und Haushaltsgegenständen (zum Beispiel Keramikgefäße, Glas­kunst).

Typische Themen der Werkstofftechnik grenzen sich von verfahrens- oder fertigungstechnischen Aspekten ab, indem sie deutlich auf die eigentliche Entwicklung von verbesserten oder neuartigen Werkstoffen fokussieren. Darunter fallen mit der metallurgischen, thermischen und thermomechanischen Behandlung von Werkstoffen sämtliche Aspekte der Wärmebehandlung in der Werkstofftechnik im schmelzflüssigen oder erstarrten Zustand, aber auch die klassische Legierungsforschung und verschiedenste Aspekte des Recyclings mit Bezug auf werkstofftechnisch-metallurgische Fragestellungen. Auf dem Gebiet des Sinterns als Herstellungsroute von Werkstoffen werden vielfältige Forschungs- und Entwicklungsthemen zu den beiden dominanten Werkstoffklassen der keramischen und metallischen Werkstoffe betrachtet. In dem weiten Feld der Verbundwerkstoffe reicht das Themenspektrum von Werkstoffen mit metallischer, keramischer und polymerer Matrix bis hin zur Verstärkung durch Teilchen, Kurzfasern oder Langfasern einschließlich Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoffe.

Die mechanischen Eigenschaften spielen bei Konstruktionswerkstoffen eine dominante Rolle und stellen ein weiteres Themengebiet dar. Darunter fallen werkstoffmechanische Fragestellungen auf der Makroskala einschließlich thermomechanischer Beanspruchung sowie das Themenfeld der Tribologie. Schließlich werden die werkstofftechnischen Aspekte der Beschichtung oder Modifizierung von Oberflächen einschließlich werkstofftechnischer Korrosionsforschung unter dem Begriff Beschichtungs- und Oberflächentechnik zusammengefasst.

Durch das breite Spektrum seiner Thematiken und die vielseitigen Anknüpfungsmöglichkeiten zu anderen Disziplinen bietet das Fachgebiet der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik viele Berufsaussichten in der freien Wirtschaft, in Forschungsinstituten, an Hochschulen, technischen Überwachungsanstalten sowie im öffentlichen Dienst, beispielsweise in Materialprüfämtern. Die Tätigkeitsfelder in der Industrie umfassen sämtliche Bereiche von der Gewinnung und Veredelung über die Herstellung und Verarbeitung bis hin zum Recycling von Werkstoffen. Dazu zählen zahlreiche Tätigkeiten in der Forschung und Entwicklung, Simulation und Modellierung, Konstruktion und Berechnung, Herstellung und Verarbeitung sowie in der Qualitätssicherung, Schadensanalyse und betrieblichen Überwachung.

Zu den beteiligten Branchen gehören unter anderem werkstoffherstellende und -verarbeitende Industrie, Maschinenbau, Automobilindustrie, Luft- und Raumfahrt, Kunststoffindustrie, chemische Industrie, Elektroindustrie, Energietechnik, Mikroelektronik, Medizintechnik oder Umweltschutz.

Die Erfindung der modernen Plastikverpackungen

Plastikflaschen Recycling

Ob Shampoo, Wasser oder Äpfel, nahezu jedes Produkt kann man heutzutage in einer Plastikverpackung kaufen. Dabei kannte noch vor hundert Jahren niemand solche Verpackungen. 1915 wurden Produkte vorwiegend durch Papier, Metall oder Glas geschützt. Die für moderne Verpackungen bedeutsamen Kunststoffe Polyethylen (PE) und Polyvinylchlorid (PVC) waren damals zwar bereits der Wissenschaft bekannt, ihr Potential als Werkstoff aber nicht. Die Erfolgsgeschichte …

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Polyurethan – flexibler Begleiter im Alltag

Das vielseitige Multitalent unter den Kunststoffen taucht im Alltag abgekürzt als PU oder PUR in vielen Bereichen auf. Polyurethan wurde erstmals durch Dr. Otto Bayer im Jahr 1937 hergestellt. Die Geschichte dieses Kunststoffes nahm von da an seinen Lauf. Während des Zweiten Weltkriegs konnten einige schwer verfügbare und somit teure Stoffe durch Polyurethan ersetzt werden, zum Beispiel Gummi. Zusätzlich wurde …

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Kunststoffe – lange Geschichte und dennoch modern

Kunststoff ist nicht gleich Kunststoff, sondern der Werkstoff umfasst eine große Familie von Materialien. Diese lassen sich in verschiedene Arten klassifizieren, wie bspw. biobasierte Kunststoffe, biologisch abbaubare Kunststoffe, technische Kunststoffe, Polystyrol, Epoxidharze und viele andere. Doch bis das Kunststoffe zu dem wurden, was sie heute sind, vergingen viele Jahrzehnte. Plastik ist im Alltag omnipräsent Heute ist Kunststoff nicht mehr aus …

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Schneckengetriebe – unverzichtbar in der modernen Fabrik

Vor rund 10 Jahren ging wie heute, kein Weg an applikationsoptimierten Kleinantrieben in Hinsicht auf die Lebenszykluskosten vorbei, sofern diese auf optimierte Motor- Getriebekombinationen und intelligenter Steuerungstechnik basieren. Nur dann, wenn jegliches Einsparpotenzial ganzheitlich betrachtet wird, ist es letztendlich möglich, die „Grüne Fabrik“ zu realisieren. Enorme Einsparpotenziale sind möglich Wird der Stromverbrauch in Deutschland betrachtet, so nimmt die Industrie mit …

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Covestro-Chef blickt verhalten auf 2020

Covestro-Chef Markus Steilemann blickt verhalten auf das angebrochene Jahr 2020. „Das Umfeld wird schwieriger für uns und die gesamte Chemieindustrie“, sagte der Chef des Werkstoff-Herstellers der „Süddeutschen Zeitung“ (Montagsausgabe). Er verwies auf Unsicherheiten wie Handelskonflikte und den Brexit. „Daher fehlt mir kurzfristig die Wachstumsfantasie für unsere Abnehmerbranchen“, so Steilemann. „Langfristig sind die Trends aber in Ordnung.“ Der Manager ist seit …

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Die Digitalisierung in der metallbearbeitenden Industrie

Die additive Fertigung birgt zahlreiche Innovationen – und das mit steigender Tendenz. Vor allem im Metalldruck gibt es zwei wichtige Verfahren: Das Laserauftragschweißen und das pulverbettbasierte Schmelzverfahren. Letzteres wurde erstmalig in den 1970er-Jahren vorgestellt und funktioniert nach einem recht simplen Prinzip: Eine Energiquelle sintert bzw. schmilzt Metallpulver und stellt daraus in mehreren Schichten das fertige Stück her. Eine der bekanntesten …

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CNC Fräsen – unerlässlich in der Industrie

Aus der modernen Arbeit sind CNC-Fräsen kaum noch wegzudenken, wobei das mittlerweile für fast jede computergesteuerte Technik gilt. Denn schließlich verspricht die Herstellung von Produkten und Werkzeugen, die mittels der computergesteuerten Fräsen hergestellt werden, genaueste Präzision. Zugleich wird der Herstellungsprozess beschleunigt und dies ist wiederum für die Stückzahlen von besonderer Bedeutung. Bei diversen Prozessen kommen CNC-Fräsen zum Einsatz, bspw. in …

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Streckmetall – ein tolles Material für kreative Architekten

Bauelemente aus Streckmetall gibt es in vielen Varianten: mit Öffnungen, in Form von Quadraten, Sechsecken, Rauten oder Kreisen. Sie sind farbig, im klassischen Silber gehalten, lichtdurchlässig oder fast geschlossen. Durch die Maschengeometrie des feuerverzinkten Stahlblechs sind attraktive Gestaltungsmöglichkeiten an Gebäudefassaden möglich und ebenso in den Innenräumen. Dazu kommt, dass der Einsatz der Streckgitter nicht nur funktionell ist, sondern vergleichsweise wirtschaftlich …

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Thyssenkrupp-Chef räumt vor Hauptversammlung Fehler ein

Vor der Hauptversammlung des Essener Industriekonzerns Thyssenkrupp am Freitag übt sich Vorstandschef Guido Kerkhoff in Selbstkritik. „Für das vergangene Jahr ergibt sich ein gemischtes Bild“, sagte Kerkhoff dem „Handelsblatt“ (Freitagsausgabe). In einzelnen Bereichen sei der Konzern gut vorangekommen, in anderen habe es Rückschritte gegeben. „Auch das müssen wir uns eingestehen“, so Kerkhoff weiter. In dem Veranstaltungszentrum Ruhrcongress in Bochum wird …

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Thyssenkrupp-Chef verteidigt Aufspaltungspläne

Thyssenkrupp-Chef Guido Kerkhoff hat die Entscheidung zur Aufspaltung des Unternehmens verteidigt. „Die Teilung in die verbliebenen Werkstoffbereiche und in die Industriegütergeschäfte ist eine Fortsetzung des Weges, den wir bisher schon eingeschlagen haben“, sagte Kerkhoff am Montag dem Fernsehsender n-tv. „So wird es uns gelingen, mit zwei starken, einem Werkstoff- und einem Industriegüterkonzern, in den Zukunftsmärkten besser orientiert aufgestellt zu sein.“ …

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Bauexperte: Deutschlands Brücken verrotten gefährlich

Nach der Katastrophe in Genua werden auch in Deutschland Zweifel an der Stabilität von Autobahnbrücken laut. „Unsere Brücken verrotten gefährlich, ein Einsturzrisiko kann inzwischen nicht mehr ausgeschlossen werden“, sagte Brückenexperte Richard J. Dietrich dem „Redaktionsnetzwerk Deutschland“ (Mittwochausgaben). Der Architekt, der selbst zahlreiche Brückenbauten verantwortet, sieht vor allem im überwiegend verwendeten Werkstoff Beton ein Problem, weil Schäden erst spät, wenn nicht …

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