Materiaalitekniikat

Materiaalitekniikat ovat tekniikan ja materiaalitieteen osa-alue, joka tutkii ja kehittää menetelmiä materiaalien valmistukseen, muokkaukseen ja käyttöön liittyvien ominaisuuksien hallintaan. Ne kattavat prosessointi- ja muotoilutekniikat, materiaalien liittämisen sekä pintakäsittelyn, sekä karakterisoinnin ja testaamisen. Tavoitteena on suunnitella ja optimoida rakenteiden ja komponenttien suorituskyky, kestävyys ja kustannukset ottaen huomioon käytännön tuotantoprosessit ja ympäristövaikutukset.

Materiaalitekniikat kattaa metallien, polymeerien, keraamien ja komposiittien käsittelyn ja muokkauksen. Keskeisiä prosessointimenetelmiä ovat valaminen, työstö, muotoilu sekä lämpökäsittelyt; additiivinen valmistus eli 3D-tulostus on kasvava alue. Yhdistäminen tapahtuu hitsauksen, juottamisen, liimaamisen ja laminoinnin avulla. Pintakäsittelyt, kuten pinnoitus ja diffuusio- sekä lämpökäsittelyt, vaikuttavat kovuuteen, kulutuskestävyyteen ja korroosiontorjuntaan.

Karakterisointi ja testaaminen ovat olennaisia: rakenteen ja koostumuksen selvittämiseksi käytetään mikroskopiaa (optinen, SEM, TEM) sekä diffraktiomittauksia ja spektroskopian tekniikoita (esim. XRD, EDS). Ominaisuuksia arvioidaan muun muassa mekaanisilla testeillä (vetolujuus, venymä, kovuus) sekä termisillä ja väsymys- sekä kulutuskestävyyystesteillä. Tiedot ohjaavat materiaalien suunnittelua, valintaa sekä prosessien optimointia ja laatu- sekä ympäristöstandardien noudattamista.

Koulutuksellisesti alaa käsittelevät ohjelmat ovat materiaali- ja metallurgia, materiaalitiede sekä kone- ja tuotantotekniikka. Työura koostuu sekä teollisuuden että tutkimuslaitosten tehtävistä; tutkimusaiheina ovat prosessoinnin, mikrorakenteen ja ominaisuuksien välinen yhteys sekä kierrätys ja kestävän kehityksen näkökulmat.