Werkstoff-, Material­wissen­schaften

Haifischhaut, Biokeramiken, Hitzeschutzschilde, Stadiondachkonstruktionen oder ultraleichte Autokarosserien - all das sind Themen, mit denen sich die Ingenieure/-innen der Werkstoff- und Materialwissenschaft befassen. Ein Ziel bei der Entwicklung von Werkstoffen ist es, die Funktionalität zu verbessern und gleichzeitig das Gewicht sowie 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 so genannten „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.

Fachlich liegt der Unterschied zwischen Materialwissenschaft und Werkstoffwissenschaft bzw. -technik 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.

Zu Beginn des Studiums 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 Laufe des Studiums 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 Werkstoffwissenschaften bzw. -technik variieren. Je nach Studiengang ermöglichen Wahlmodule so eine berufsbezogene Profilbildung.

Je nach Hochschule und Vorbildung sind teilweise Vorpraktika notwendig.

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)
• Glas- und Keramikindustrie