Werkstoff-, Material­wissen­schaften

Haifischhaut, Biokeramiken, Hitzeschutzschilde, Stadiondachkonstruktionen oder ultraleichte Autokarosserien – all das sind Themen, mit denen sich Ingenieur*innen der Werkstoff- und Materialwissenschaft befasst haben. Ihr Ziel bei der Entwicklung von neuen Werkstoffen oder Materialien ist es, Eigenschaften zu verbessern, um etwa im Sinne der Nachhaltigkeit Produkte, Produktionsverfahren oder Technologien zu optimieren. So senkt etwa der Leichtbau den Energieverbrauch, andere neue Materialien dagegen sind biokompatibel, recycelbar und reagieren intelligent auf veränderte Betriebsbedingungen.

Materialwissenschaftler*innen sind darüber hinaus Expert*innen für die physikalischen Eigenschaften lang erprobter Werkstoffe. Zu den klassischen Werkstoffgruppen gehören unter anderem Metalle, Keramiken, Gläser und Polymere. Dazu gibt es Werkstoffentwicklungen aus den Bereichen der Verbundwerkstoffe, Werkstoffmischungen, Halbleiter, Naturstoffe (Bionik) sowie die so genannten „Smart Materials“, die sich selbstständig äußeren Einflüssen anpassen können.

In den ersten Semestern 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 etwa ab dem vierten Semester die Schwerpunktlegung.

Dann folgen Module zu den theoretischen, experimentellen und technologischen Aspekten der einzelnen Materialien und Werkstoffe sowie deren Herstellung und Verarbeitung. Studierende können sich oft auf ihre individuellen Studien- und Berufsinteressen spezialisieren. Je nach Studiengang ermöglichen Wahlmodule so eine ausgeprägt berufszielbezogene Profilbildung.

Je nach Hochschule und Vorbildung sind teilweise Vorpraktika notwendig. Wichtige Schulfächer sind beispielsweise Mathematik, Chemie und Physik.

Im Studium der Werkstoffwissenschaft und -technik geht es um die ingenieurwissenschaftlichen Aspekte der Entwicklung, Herstellung, Verarbeitung und des Recyclings aller Arten von Werkstoffen. Es setzt vor allem technisches Interesse und eine Affinität zu mathematisch-naturwissenschaftlichen Phänomenen voraus.

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

Es gibt aber auch Studiengänge, vor allem im Master-Bereich, die Materialwissenschaft und Werkstofftechnik miteinander vereinen oder sich bereits auf eine Werkstoffgruppe spezialisieren, etwa Baustoffingenieurwissenschaft oder Polymerwissenschaften.