Überblick

Werkstoff-, Material­wissen­schaften

Ingenieur*innen in diesem Feld erforschen moderne Materialien und entsprechende Werkstoffe, um neue und im besten Fall nachhaltigere Technologien zur Anwendung zu bringen.

Das Studienfeld im Überblick

Detailaufnahme von einem Kohlefasergewebe
Foto: Axel Jusseit | Bundesagentur für Arbeit

Haifischhaut, Biokeramiken, Hitzeschutzschilde, Stadiondachkonstruktionen oder ultraleichte Autokarosserien – all das sind Themen, mit denen sich die Ingenieur*innen der Werkstoff- und Materialwissenschaft befasst haben. Ein 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 der Leichtbau den Energieverbrauch, andere neue Materialien sind biokompatibel, recycelbar und reagieren intelligent auf veränderte Betriebsbedingungen. 

Materialwissenschaftler*innen sind aber auch Expert*innen für die physikalischen Eigenschaften lang erprobter Werkstoffe: Der modernen Technik stehen unzählige zur Verfügung. Zu den klassischen Werkstoffgruppen gehören z.B. Metalle, Keramiken, Gläser und Polymere. Werkstoffentwicklungen 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.

Studienangebot

Im Studium der Werkstofftechnik geht es um die ingenieurwissenschaftlichen Aspekte der Entwicklung, Herstellung, Verarbeitung und des Recyclings aller Arten von Werkstoffen. Es setzt v. a. 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, die Materialwissenschaft und Werkstofftechnik miteinander vereinen oder sich bereits auf eine Werkstoffgruppe spezialisieren etwa Baustoffingenieurwissenschaft, Polymerwissenschaften oder Verbundstofftechnik.

Inhalte des Studiums

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 variieren. Je nach Studiengang ermöglichen Wahlmodule so eine berufszielbezogene Profilbildung.

Zulassungskriterien & Studienbewerbung

Je nach Hochschule und Vorbildung sind teilweise Vorpraktika notwendig.

Berufsmöglichkeiten nach dem Studium

Werkstoffingenieur*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 oder 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
Weitere Informationen

Deutsche Gesellschaft für Materialkunde e.V. (DGM)

Studientag Materialwissenschaft und Werkstofftechnik e.V. (StMW)