werkstoffe

Werkstoffe sind Stoffe, die in der Technik genutzt werden, um Struktur, Funktion und Lebensdauer von Bauteilen zu ermöglichen. Der Begriff umfasst natürliche und synthetische Materialien aus verschiedenen Klassen, insbesondere metallische, keramische, polymerische Werkstoffe sowie Verbundwerkstoffe. Ziel der Werkstoffkunde ist es, das Verhältnis von Struktur, Eigenschaften und Verarbeitung zu verstehen und zu optimieren.

Zu den Hauptklassen gehören metallische Werkstoffe (Stähle, Leichtmetalle), keramische Werkstoffe (Zirkon, Silikate), polymerische Werkstoffe (Thermoplaste, Duromere) und Verbundwerkstoffe (Faser-Verbundstoffe). Jede Klasse zeigt charakteristische Eigenschaften, die sich durch Struktur und Herstellung bestimmen lassen.

Wichtige Eigenschaften sind mechanische Eigenschaften (Zugfestigkeit, Härte, Zähigkeit, Verformbarkeit), physikalische Eigenschaften (Dichte, Wärmeleitfähigkeit, elektrische Leitfähigkeit) und chemische Eigenschaften (Korrosionsbeständigkeit, chemische Reaktivität). Die Eigenschaften hängen stark von Mikrostruktur, Phasenanteil, Reinheit und Bearbeitung ab.

Die Verarbeitung umfasst Herstellungsverfahren wie Gießen, Schmieden, Walzen, Umformen und Sinterprozesse; Wärme- und Wärmebehandlung zur Veränderung der Gefüge und Eigenschaften; Oberflächenbehandlung. Recycling und Lebenszyklusanalysen gewinnen zunehmend an Bedeutung.

Anwendungen finden sich in Bauwesen, Maschinen- und Fahrzeugbau, Elektronik, Energie, Medizintechnik sowie Luft- und Raumfahrt.

In der Forschung entwickeln sich Werkstoffe mit besonderen Funktionen (Funktionmaterialien, Halbleiter, Piezoelektrik), Leichtbauteile, Hochtemperatur- und Korrosionsbeständige Materialien sowie Additive Fertigung (3D-Druck). Ziel ist es, Leistung, Wirtschaftlichkeit und Umweltverträglichkeit zu verbessern.