Direkt zu

 

Materialien

Nanoschmuck
Nanoschmuck (Quelle: MPI-MF)
Materialien und das Wissen um ihre Herstellung, Eigenschaften und Verarbeitung spielen sowohl bei fortschrittlichen Technologien als auch bei alltäglichen Anwendungen eine Schlüsselrolle. Sei es die Beschichtung einer Bratpfanne, das Keramikgelenk in einem Hüftimplantat, die Polymerfasern in einem Sicherheitsgurt oder die Aluminiumlegierung in den Leiterbahnen für Computerchips - keines dieser Beispiele wäre ohne das richtige Material denkbar.
 
MEMS
Micro-Electro-Mechanical-Systems (Quelle: MPI-MF)
Diese Schlüsselrollenehmen Materialien seit
Menschengedenken ein. Ganze Zeitalter wurden bereits nach den jeweils wichtigsten strategischen Materialien benannt (Steinzeit, Bronzezeit, Eisenzeit).
 
Die Entwicklung neuer Materialien ist stets Wegbereiter für neue Technologien. Sie eröffnet dabei ständig neue Produktchancen und stimuliert so auch die Wettbewerbsfähigkeit.
AUDI Spaceframe
AUDI Spaceframe (Quelle: MPI-MF)
 
Vor allem in der Zukunft wird der Materialwissenschaft eine Schlüsselrolle bezüglich zurückgehender Ressourcen zukommen. Sei es der Rückgang der Ölförderung und den daraus folgenden Konsequenzen für Produkte, deren Herstellung auf Öl basiert. Seien es die begrenzten Vorkommen bzw. der immer schwieriger und kostenintensiver werdende Abbau von reinen Metallen bzw. von Erzen. All diese Punkte fordern einen intelligenten Umgang mit den verwendeten Materialien, nicht nur um die Natur zu schonen, sondern auch, um den Fortschritt des Menschen aufrecht zu erhalten.

Disziplinen

Simulation Versetzungsstruktur
Simulation Versetzungsstruktur (Quelle: MPI-MF)
Die Materialwissenschaft ist die Disziplin, in der Materialien unter naturwissenschaftlichen Gesichtspunkten erforscht, entwickelt und angewandt werden. Materialwissenschaft reicht von der Behandlung physikalisch-chemischer Grundlagen von Materialien, über anwendungsorientierte Forschung, rein experimentelle Forschung, Computersimulation, gezielte Kombination von Eigenschaften in Legierungen und Verbunden bis zur Bewältigung fertigungstechnischer Probleme. 
 
Sowohl die Eigenständigkeit als auch die Interdisziplinarität des Fachgebietes wurden im Studiengang Materialwissenschaft an der Universität Stuttgart gezielt umgesetzt.

Vielfältige Aufgaben

Das Studium von Materialien und den Faktoren, die Ihre Eigenschaften beeinflussen, erfordert den Einsatz modernster Geräte, wissenschaftlicher Techniken und Theorien. Bei der Entwicklung, Auswahl und Optimierung von Materialien ist es nötig, die Funktionsweise, die Herstellungsverfahren und die Einsatzbedingungen von zukünftigen Bauteilen, sowie die komplexen Wechselwirkungen dieser Faktoren hinsichtlich des inneren Aufbaus des Materials zu kennen. In vielen Fällen ähnelt die Arbeit von MaterialwissenschaftlerInnen also der von Physikern und Chemikern - besonders in der Grundlagenforschung oder der angewandten Forschung. In anderen Fällen wiederum ist die Arbeit der eines Maschinenbau-, Elektro- oder Bauingenieurs oder der eines Verfahrenstechnikers eng verwandt. 
 
MaterialwissenschaftlerInnen können aus einem ungewöhnlich breiten Spektrum an Betätigungsfeldern wählen: Es reicht von hochgradig theoretischer Materialforschung über angewandte Forschung, Prozess- und Produktentwicklung, Qualitätssicherung, Produktion usw. bis zu Management, Verkauf etc.

Hier stellvertretend einige ausgewählte Beispiele

  • Materialwahl: Welches Material für welchen Zweck? Soll ich für die Hochspannungsleitung Kupfer nehmen oder tut es auch billigeres Aluminium? 
  • Werkstoffeinsatz: Wie viele Stunden darf eine Dampfturbine laufen, bevor sie überprüft werden muss? 
  • Qualitätskontrolle: Wie gut ist das Blech vom Lieferanten? Wie viel Ausschuss hat die Chipfabrik und warum? 
  • Werkstoffprüfung: Welche Härte, Festigkeit, Zähigkeit hat das neue Material und vor allem: wie muss man das messen? 
  • Werkstoffherstellung: Mit welcher Geschwindigkeit muss man beim Gießen abkühlen? Welche Reinheit muss man beim Herstellen von Keramikmessern einhalten? 
  • Werkstoffoptimierung: Wie kann man die Aluminiumlegierung noch härter machen, ohne dass die Kosten zu sehr steigen?