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Ein Kompass liegt auf der Wiese

Offizieller Studienführer für Deutschland

Werkstoff- und Materialwissenschaften, Werkstofftechnik, Baustoffe, Papiertechnik

Kurzcharakteristik des Studienbereichs

Haifischhaut, Biokeramiken, Hitzeschutzschilde, gewaltige Stadiondachkonstruktionen oder ultraleichte Autokarosserien - all das sind Themen, mit denen sich die Ingenieure/-innen der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik befassen. Ein Ziel bei der Entwicklung von Werkstoffen ist es, die Funktionalität zu verbessern und gleichzeitig das Gewicht und das Volumen zu reduzieren – und das alles mit einem Ressourcen schonenden Herstellungsverfahren. So revolutionieren maßgeschneiderte Funktionsmaterialien und Konstruktionswerkstoffe den Leichtbau, senken den Energieverbrauch, sind biokompatibel, recycelbar und reagieren intelligent auf veränderte Betriebsbedingungen.

Der modernen Technik stehen unzählige Materialien und Werkstoffe zur Verfügung. Zu den klassischen Werkstoffgruppen gehören z.B. Metalle, Keramiken, Gläser und Polymere. Neuere Werkstoffentwicklungen kommen aus den Bereichen der Verbundwerkstoffe, Werkstoffmischungen, Halbleiter, Naturstoffe (Bionik) sowie den sogenannten „Smart Materials“, die sich z.B. selbstständig äußeren Einflüssen anpassen können (Formgedächtnis). Auch ultramoderne Schlüsseltechnologien wie die Nano(struktur)technik sind im Bereich der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik angesiedelt.

Hinweise zu Studienangebot und Anforderungen

Das Studium der Werkstofftechnik setzt v.a. technisches Interesse und eine Affinität zu mathematisch-naturwissenschaftlichen Phänomenen voraus. Das Studium beinhaltet die Vermittlung des Zusammenhanges zwischen Rohstoffen, Herstellung/Verfahrenstechnik, Materialstruktur/Eigenschaften und den jeweiligen Anwendungen. Kenntnisse über die physikalischen und chemischen Grundlagen der Werkstoffeigenschaften und über deren Bedeutung für die technische Anwendung werden vermittelt. Insgesamt geht es um die ingenieurwissenschaftlichen Aspekte der Entwicklung, Herstellung, Verarbeitung und des Recyclings metallischer und mineralischer Werkstoffe.

Die Materialwissenschaft ist stärker naturwissenschaftlich orientiert. Hier untersucht man interdisziplinär den strukturellen Aufbau funktionaler Materialien (Metalle, Polymere, Gläser/Keramiken, Halbleiter, Verbundwerkstoffe) und die daraus resultierenden technischen Eigenschaften, die eine Herstellung maßgeschneiderter Materialien mit neuen oder verbesserten Eigenschaften erlauben.

Die Metallkunde beschäftigt sich mit der Erforschung, Entwicklung und Anwendung der Metalle unter naturwissenschaftlichen und ingenieurmäßigen Gesichtspunkten. Sie befasst sich mit reinen Metallen wie Aluminium, mit Legierungen wie Stahl und häufig auch mit metallähnlichen Stoffen sowie mit Verbundwerkstoffen aus Metallen und Nichtmetallen. Auch die Werkstoffveredelung und der Schutz von Werkstoffteilen durch Verbesserung der Oberflächenbeschaffenheit (Korrosionsschutz) gehören zu ihrem Gegenstandsbereich.
Die Stoffe Glas (Flachglas, Hohlglas, Sondergläser), Keramik (Hochleistungskeramiken wie Piezokeramiken, Silikatkeramiken wie Porzellan) und Bindemittel (Zement, Kalk, Gips) haben nichtmetallische anorganische Rohstoffe als gemeinsamen Ausgangspunkt. Ihre jeweilige Herstellung, Verarbeitung und Anwendung hat sich dabei infolge der sehr speziellen Anforderungen, die z.B. seitens der Elektroindustrie an keramische Werkstoffe oder seitens der optischen Industrie an Spezialgläser gestellt werden, sehr vielfältig entwickelt.

Die Gießereitechnik befasst sich mit der Verarbeitung des festen Rohstoffs über den schmelzflüssigen Zustand zum hoch entwickelten Gussstück jeder Form und Größe. Hierbei sind auch Formstoffe und Formverfahren von Bedeutung.

Die Kunststofftechnik befasst sich mit der Herstellung, Verarbeitung und Anwendung von Kunststoffen (einschließlich dem Gummi-Rohstoff Kautschuk) und den dabei benutzten Maschinen und Geräten. Die fertigungsorientierte Ausbildung lehnt sich stärker an den Maschinenbau an.

Die Papiertechnik umfasst die Bereiche Zellstoff- und Papiererzeugung sowie Papierverarbeitung und die Herstellung von Verpackungsmaterial, wobei komplizierte chemisch-physikalische Prozesse überwacht und gesteuert werden müssen.

Beschäftigungsmöglichkeiten

Werkstoffingenieure/-innen werden in der industriellen Forschung und Entwicklung, in der Fertigung, dem Qualitätswesen, im technischen Vertrieb sowie im Öffentlichen Dienst (Technische Überwachungsvereine, Bundesanstalt für Materialprüfung etc.) eingesetzt. Beschäftigungen bieten sich, z.T. abhängig vom Werkstoff, in allen Industriebereichen an. Beispiele für relevante Branchen sind:

  • Verkehrstechnik, Automobilbau, Bahn, Luft- und Raumfahrttechnik
    (z.B. Gewichtsreduzierung, Bremssysteme, Turbinen)

  • Maschinenbau (z.B. verschleißfeste Materialien, hochfeste Materialien)

  • Chemische Industrie (z.B. Katalysatoren, Wärmetauscher)

  • Umwelttechnik (z.B. Recycling, Ressourcenschonung)

  • Energietechnik (z.B. Solarzellen, Brennstoffzellen)

  • Mikroelektronik (z.B. Halbleiter, Sensoren)

  • Nachrichtentechnik (z.B. Lichtleitfasern, Hochfrequenzsubstrate)

  • Optische Industrie (z.B. vergütete Linsen, Wellenleiter, digitale Bildspeicherung)

  • Medizintechnik (z.B. Implantate, Zahnersatz)

  • Denkmalpflege (z.B. Restauration)

Beispiele für die verarbeitende Industrie sind:

  • Erzbergbau und Hüttenindustrie
    (Eisen- und Nichteisenmetalle, Hochofen-, Stahl- und Warmwalzwerke)

  • Gießereiindustrie

  • Betriebe der Oberflächenveredlung (z.B. Korrosionsschutz)

  • Stahl- und Leichtmetallbau

  • Baustoffindustrie (z.B. Wärmedämmung, Sonnenschutzgläser)

  • Papier-, Glas- und Keramikindustrie

  • Kunststoffindustrie.

Studium an Universitäten

Praktische Tätigkeit:

Exkursionen, Studienprojekte und Industriepraktika vervollständigen die Ausbildung.

Studium:

Fachlich liegt der Unterschied zwischen Materialwissenschaft und Werkstofftechnik (MatWerk) in der verstärkt naturwissenschaftlichen Ausrichtung ersterer gegenüber der Vertiefung der ingenieurwissenschaftlichen Fächer in letzterer. Die Materialwissenschaft ist eher auf analytische Methoden und grundlegende Fragestellungen, die Werkstofftechnik eher auf Anwendungen und Prozesse hin orientiert.

Im Grundlagenstudium erfolgt eine breite Basisausbildung in den mathematisch-naturwissenschaftlichen und ingenieurwissenschaftlichen Fächern. Dazu gehören insbesondere Mathematik, Physik, Chemie, Mechanik, Werkstoffchemie, Kristallographie, Materialkunde, Werkstofftechnik, Werkstoffverarbeitung und analytische Methoden. Je nach Wahl des Studienganges unterscheidet sich die Schwerpunktlegung.

Im Vertiefungsstudium werden die Kenntnisse der theoretischen, experimentellen und technologischen Aspekte der einzelnen Materialien und Werkstoffe sowie deren Herstellung und Verarbeitung erweitert. Dazu dienen vertiefende Module, die sehr spezifisch auf die individuellen Studien- und Berufsinteressen zugeschnitten sind und zwischen den Studiengängen Materialwissenschaft und Werkstofftechnik variieren. Je nach Studiengang ermöglichen Wahlmodule so eine berufsbezogene Profilbildung. Hinzu kommen nichttechnische Module, z.B. zu den Grundzügen der Wirtschaftswissenschaft.

Studium an Fachhochschulen und Dualen Hochschule

Praktische Tätigkeit:

Je nach schulischer/beruflicher Vorbildung wird meist ein mehrwöchiges Vorpraktikum durchgeführt. Während des Studiums gibt es Praxisphasen von unterschiedlicher Dauer.

Studium:

Werkstoff- und Oberflächentechnik:
Im Grundlagenstudium wird eine breite naturwissenschaftliche Basisausbildung in Mathematik, Physik und anorganischer bzw. physikalischer Chemie vermittelt. Daneben stehen Mineralogie, Kristallographie, Keramik, keramisches Rechnen, Grundlagen der Ingenieurwissenschaften (Mechanik, Elektrotechnik, technische Wärmelehre) und Fremdsprachen auf dem Stundenplan.
Vertiefungsmöglichkeiten gibt es in Werkstoffkunde, mechanische und thermische Verfahrenstechnik, Mess- und Regelungstechnik, Glas und Glasuren, Industrielle Formgestaltung, silikatische Feinkeramik, Baukeramik, Struktur- und Funktionskeramik, feuerfeste Erzeugnisse sowie Betriebswirtschaft, Wertstoffrecycling, Qualitätssicherung.

Keramik, Glas:
Grundlagenstudium: Breite naturwissenschaftliche Basisausbildung in Mathematik, Physik und anorganischer bzw. physikalischer Chemie; daneben Mineralogie, Kristallographie, Keramik, keramisches Rechnen, Grundlagen der Ingenieurwissenschaften (Mechanik, Elektrotechnik, technische Wärmelehre) und Fremdsprachen.
Vertiefungsmöglichkeiten: Werkstoffkunde, mechanische und thermische Verfahrenstechnik, Mess- und Regelungstechnik, Glas und Glasuren, Industrielle Formgestaltung, silikatische Feinkeramik, Baukeramik, Struktur- und Funktionskeramik, feuerfeste Erzeugnisse sowie Betriebswirtschaft, Wertstoffrecycling, Qualitätssicherung.

Papiertechnik:
Der an der HAW München angebotene Studiengang „Papier- und Verpackungstechnik“ mit sechs theoretischen und einem praktischen Semester vermittelt grundlegende mathematisch-naturwissenschaftliche und vertiefte ingenieurwissenschaftliche Kenntnisse und Fähigkeiten für die Papier-/Verpackungsindustrie. Er ermöglicht eine individuelle Schwerpunktsetzung. Nach einem gemeinsamen Grundstudium gliedert er sich ab dem dritten Semester in die Studienrichtung „Papiertechnik“ und „Verpackungstechnik Papier/Kunststofftechnologie“.

Die DHBW bietet in Karlsruhe in enger Kooperation mit der Papierindustrie den Studiengang "Papiertechnik" an, der für Aufgaben in der Papierproduktion und -verarbeitung qualifiziert. Neben klassischen naturwissenschaftlichen Fächern werden breit angelegt die ingenieurtechnischen Grundlagen, insbesondere im Maschinenbau, in der Verfahrenstechnik und in der Material-, Maschinen- und Anlagentechnik vermittelt. Der Einstieg in die spezielle Papiertechnik und Papierverarbeitung beginnt schon mit dem ersten Semester und wird sukzessive weitergeführt. Ergänzt wird der Studienplan durch praktische Übungen und Laborarbeit, Betriebswirtschaftslehre, Projektmanagement, Englisch und Fächer wie Organisationstechnik, Umweltschutz und Personalmanagement.

Das Studium der Papiertechnik ist außerdem an der TU Dresden als Studienrichtung in der Verfahrenstechnik sowie an der TU Darmstadt als Masterstudium möglich.

Kunststofftechnik:
Das Grundlagenstudium beginnt mit Modulen aus Mathematik, Natur- und Ingenieurwissenschaften sowie Werkstofftechnik. Darauf aufbauend vermitteln anwendungsbezogene Module Kenntnisse der Werkstoffwissenschaft der Kunststoffe, des werkstoffgerechten Konstruierens und der Kunststoffverarbeitung sowie in den Gebieten Polymerchemie, Messtechnik, Wärmetechnik, Elektro- und Antriebstechnik, Technische Mechanik, Werkzeugbau. Hinzu kommen nichttechnische Module wie Betriebswirtschaft, Qualitätsmanagement, Projektmanagement. Je nach Hochschule kann sich der Schwerpunkt mehr am Maschinenbau und der Verfahrenstechnik bzw. an der Chemietechnik orientieren.

Alle Studiengänge anzeigen >>


Weitere Informationen

Informationen über Studienmöglichkeiten
gibt die Deutsche Gesellschaft für Materialkunde e.V. (DGM) auf ihrer Website:
www.dgm.de 
sowie im DGM Studienhandbuch unter:
www.dgm.de/medien/print-medien/dgm-studienhandbuch

Studientag Materialwissenschaft und Werkstofftechnik e.V. (StMW)
bietet Studieninteressierten Informationen unter:
http://stmw.de

Broschüre „Wunderwelt Werkstoffe“
Herausgegeben vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF),
Download unter:
https://www.ptj.de/lw_resource/datapool/_items/item_2313/wunderwelt_werkstoffe.pdf

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