Werkstoffkunde

Wertstoffkunde, auch als Materials Science bekannt, ist eine interdisziplinäre Wissenschaft, die sich mit den Beziehungen zwischen Zusammensetzung, Struktur, Verarbeitung und Eigenschaften von Werkstoffen befasst. Ziel ist es, Mikro- und Makrostrukturen zu verstehen, Defekte zu analysieren und daraus Vorhersagen über Verhalten unter Belastung, Temperatur oder chemischer Umgebung abzuleiten. Auf dieser Grundlage werden Materialien gezielt entwickelt, um spezifische Leistungsanforderungen zu erfüllen.

Die Werkstoffkunde gliedert sich grob in Metalle und Legierungen, Keramische Werkstoffe, Polymere, Verbundwerkstoffe sowie Funktionsmaterialien wie Halbleiter. Zentrale Konzepte sind Wechselwirkungen zwischen chemischer Zusammensetzung, Kristallstruktur, Phasenbildung, Korrosion und mikroskopischer Geometrie. Verarbeitung, Gefüge und Eigenschaften stehen in der Struktur-Eigenschaft-Beziehung; Prozessbedingungen wie Abkühlung, Wärmebehandlung oder Umformung bestimmen das Ergebnis.

Zur Charakterisierung werden Methoden wie Mikroskopie (Licht- und Elektronen), Röntgenbeugung, Spektroskopie, thermische Analyse sowie mechanische Tests (Zug, Druck, Härte) eingesetzt. Zudem gewinnen numerische Simulationen, Materialmodellierung und computerbasiertes Design an Bedeutung. Die Ergebnisse dienen Entwicklung, Qualifizierung, Zuverlässigkeitsanalyse, Reparaturplanung und Recyclingkonzepte.

Werkstoffkunde besitzt zentrale Bedeutung in Industrie und Technik. Anwendungen finden sich in Automobil- und Luftfahrt, Elektronik, Bauwesen, Energieversorgung und Medizintechnik. Durch Leichtbau, effiziente Werkstoffnutzung und ressourcenschonendes Recycling trägt die Disziplin zu nachhaltiger technologischer Entwicklung bei. Historisch entstand sie aus Metallkunde und Metallurgie und hat sich zu einer umfassenden Design- und Bewertungsdisziplin entwickelt.