Werkstoffe in Gesellschaft und Technik

Werkstoffe spielen in fast allen Gebieten der modernen Technik eine Schlüsselrolle, bei Standardanwendungen ebenso wie im High-Tech-Bereich. Nach Werkstoffen wurden Zeitalter benannt (Steinzeit, Bronzezeit...), und das Wissen um Werkstoffe trieb in der Vergangenheit und treibt heute gesellschaftliche Entwicklungen (industrielle Revolution, moderne Luftfahrt, Halbleitertechnik ...). Werkstoffe bilden heute die Basis für eine Zukunftstechnologie in der Bundesrepublik Deutschland und in Europa. Wichtig ist dabei die Beherrschung der Zusammenhänge zwischen Herstellung, Eigenschaften, Verarbeitung und mikroskopischem Aufbau von Werkstoffen. Viele Werkstoffanwendungen sind zum Teil in spektakulärer Weise bekannt geworden, wie die beschichtete Bratpfanne, der kohlefaserverstärkte Tennisschläger oder die faszinierenden Formgedächtnislegierungen. Viele wichtige Werkstoffanwendungen, ob für die Gasturbine oder für die biomedizinische Technik, ob im Kraftfahrzeugbau oder für die Luft- und Raumfahrt, sind nicht jedermann geläufig, obwohl nur mit modernen Werkstoffen wettbewerbsfähige Lösungen erarbeitet werden können. Moderne Werkstoffe müssen grundsätzlich vier Anforderungen genügen:

  • Höchste Leistungswerte für komplexe Beanspruchungen
  • Maximale Zuverlässigkeit, d.h. Freiheit von Materialfehlern, lange Lebensdauer
  • Minimale Kosten für Rohstoffe, Anlagen, Arbeitskraft und Energie bei Herstellung und Verarbeitung
  • Integration in geschlossene ökologische Kreisläufe (Recycling), Minimierung der Umweltbelastung während des gesamten Lebenszyklus

Die Lösung dieser Aufgaben stellt ein ebenso technologisch wichtiges und anspruchsvolles wie ingenieurwissenschaftlich reizvolles Aufgabengebiet dar. Technologische Innovationen finden heutzutage nahezu in allen Bereichen und Branchen entlang der gesamten Wertschöpfungskette statt. Dadurch entsteht ein stetig wachsender Bedarf an neuen Werkstoffen. Werkstoffe wirken als treibende Kraft für innovative industrielle Produkt- und Prozessentwicklungen. Sie prägen die technologische Leistungsfähigkeit unserer Industriegesellschaft und steigern die Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen. Sie verringern die Umweltbelastung und leisten einen erheblichen Beitrag in der medizinischen Versorgung von Patienten. Aus diesem Grund gehört die Werkstoff-Forschung zu den erfolgversprechenden technologischen Innovationsfeldern, deren Märkte aus unternehmerischer und volkswirtschaftlicher Sicht für den Wirtschaftsstandort Deutschland wichtig sind.

Werkstoffe stellen die Bausteine des klassischen Maschinenbaus (Maschinen-, Anlagen-, Verkehrstechnik) dar. Aber auch in neuen Wachstumsbranchen wie der Mikrosystemtechnik, der Nanotechnologie und der Medizintechnik kommt ihnen eine Schlüsselrolle zu. Aktuelle Aufgaben moderner Werkstoffentwicklung sind unter anderem die ständige Verbesserung des Verhältnisses zwischen Festigkeit und Gewicht im Flugzeug- und Fahrzeugbau, das Bereitstellen warmfester und höchstwarmfester Werkstoffe im Rahmen des ständigen Strebens nach besseren thermischen Wirkungsgraden im Bereich von Energieanlagen und Motoren (Energieeffizienz und Ressourcenschonung), die Steigerung der Lebensdauer von hochbelasteten Maschinen und Anlagen (hinsichtlich Schädigungsprozessen wie Korrosion und Verschleiß) durch Werkstoffoptimierung einerseits und fachkundiges Einsetzen modernster Inspektions- und Überwachungsmethodik andererseits, die Bearbeitung von Fragen zur Herstellung und zu Eigenschaften von Werkstoffen für die Mikrotechnik, die Nanotechnologie und die biomedizinische Technik, sowie das Integrieren von Aufbereitungs-, Herstellungs- und Entsorgungskonzepten in ein gesellschaftlich funktionsfähiges Gesamtsystem (Life Cycle Engineering).
Forschen und Leben am Institut
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