Immer häufiger liefern optimierte oder neuentwickelte Werkstoffe den Schlüssel zum Fortschritt der Technik. Darüber hinaus bestimmen sie ganz wesentlich die Qualität und das Kosten-/Nutzenverhältnis technischer Produkte. In Einzelfällen hat dies bereits bis zu der Etablierung ganz neuer Technologien geführt.
Welchen Stellenwert die Entwicklung neuer Werkstoffe hat, zeigen Beispiele wie Hochtemperaturwerkstoffe aus Siliziumnitrid, die den Wirkungsgrad von Energieanlagen entscheidend verbessern könnten. Oder auch die Superleichtmetalle auf Aluminium- oder Magnesium-Basis mit Lithium als dem leichtesten metallischen Legierungselement überhaupt, die teilweise schon in den neuesten Flugzeugentwicklungen eingesetzt werden und kurz vor weiteren großtechnischen Einsätzen stehen. Weitere innovative Beispiele sind die Formgedächtnislegierungen, die gleichzeitig als Sensor und Stellglied eingesetzt werden und rein temperaturgesteuert Bewegungen ausführen und/oder Kräfte übertragen können. Biologisch abbaubare Polymere könnten auf ökologischste Weise mithelfen, unsere Müllprobleme zu reduzieren und mit supraleitenden Werkstoffen könnte vielleicht einmal der elektrische Strom verlustfrei und wirtschaftlich über weite Strecken transportiert werden.
Nicht umsonst gehören „Neue Werkstoffe“ zu den wichtigsten Schlüsseltechnologien der nächsten Jahrzehnte, denn gerade sie öffnen die Tore zu den Technologien der Zukunft. Gemäß verschiedener Studien hochrangiger Institute, wird der Anwendung neuer leistungsfähiger Materialien, insbesondere in den Feldern Informationstechnik, Fertigungstechnik und Medizintechnik herausragende Bedeutung eingeräumt.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Die Werkstofftechnik als Teilgebiet des Maschinenbaus
- Die Rolle der Werkstoffe im globalen Zusammenhang
- Werkstoffentwicklungen - einige Beispiele
- Metalle
- Stahl
- Aluminium
- Magnesium
- Titan
- Kupfer
- Zink
- Keramiken
- Siliziumnitrid
- Aluminiumoxid
- Zirkondioxid
- Polymere
- Kunststoffe
- Elastomere
- Biopolymere
- Verbundwerkstoffe
- Werkstoffprüfung und -charakterisierung
- Werkstoffverhalten unter Belastung
- Werkstoffzerstörung
- Werkstoffschutz
- Werkstoffrecycling
- Zusammenfassung
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Dieses Werk vermittelt ein umfassendes Verständnis von innovativen Ingenieur-Werkstoffen und ihrer Bedeutung für die technologische Entwicklung. Es beleuchtet die Rolle von Werkstoffen im Kontext von Maschinenbau, industriellen Prozessen und globalen Herausforderungen. Darüber hinaus werden wichtige Trends in der Werkstoffentwicklung und deren Auswirkungen auf die Zukunft beleuchtet.
- Die Bedeutung von Werkstoffen für technologischen Fortschritt
- Die Rolle von Werkstoffen in verschiedenen Industriezweigen
- Aktuelle Trends in der Werkstoffentwicklung
- Die Herausforderungen und Chancen der Werkstoffforschung
- Der Einfluss von Werkstoffen auf die Umwelt und Gesellschaft
Zusammenfassung der Kapitel
Die Einleitung legt den Grundstein für die Themen dieses Buches und beschreibt die zentrale Bedeutung von Werkstoffen für den technischen Fortschritt. Sie verdeutlicht, dass die Werkstoffentwicklung nicht nur für die Verbesserung bestehender Technologien, sondern auch für die Entstehung neuer Innovationen entscheidend ist.
Das Kapitel "Die Werkstofftechnik als Teilgebiet des Maschinenbaus" beleuchtet die enge Verknüpfung zwischen Werkstofftechnik und anderen Ingenieurdisziplinen, insbesondere Konstruktion und Fertigung. Es erläutert die entscheidende Rolle, die Werkstoffe in der Entwicklung und Produktion von Maschinen, Geräten und Bauwerken spielen.
Das Kapitel "Die Rolle der Werkstoffe im globalen Zusammenhang" stellt den globalen Kontext der Werkstoffentwicklung in den Vordergrund. Es zeigt, wie Werkstoffe als Grundlage für die Bereitstellung von Energie, Nahrung und weiteren Grundbedürfnissen der Menschheit eine zentrale Rolle im globalen Wirtschaftsgefüge spielen.
Das Kapitel "Werkstoffentwicklungen - einige Beispiele" bietet einen Einblick in die Entwicklung verschiedener Werkstoffklassen, darunter Metalle, Keramiken, Polymere und Verbundwerkstoffe. Es stellt die Eigenschaften und Einsatzgebiete dieser Werkstoffe sowie wichtige Trends in der Werkstoffentwicklung vor.
Schlüsselwörter
Innovative Ingenieur-Werkstoffe, Werkstofftechnik, Maschinenbau, Konstruktion, Fertigung, Werkstoffeigenschaften, Werkstoffentwicklung, technologischer Fortschritt, globale Herausforderungen, Umweltverträglichkeit, Nachhaltigkeit, Recycling, Trends, Zukunft, Innovation.
Häufig gestellte Fragen
Warum sind neue Werkstoffe Schlüsseltechnologien der Zukunft?
Sie bestimmen die Qualität, das Kosten-Nutzen-Verhältnis und die Machbarkeit technischer Innovationen in Bereichen wie Informationstechnik, Medizintechnik und Fertigung.
Was sind Formgedächtnislegierungen?
Das sind innovative Metalle, die gleichzeitig als Sensor und Stellglied fungieren. Sie können temperaturgesteuert Bewegungen ausführen oder Kräfte übertragen.
Welche Vorteile bieten Superleichtmetalle in der Luftfahrt?
Legierungen auf Aluminium- oder Magnesiumbasis mit Lithium reduzieren das Gewicht von Flugzeugen erheblich, was Treibstoff spart und die Effizienz steigert.
Können Polymere zur Lösung des Müllproblems beitragen?
Ja, die Entwicklung biologisch abbaubarer Polymere (Biopolymere) ist ein wichtiger Forschungszweig, um die Umweltbelastung durch Kunststoffe zu reduzieren.
Welche Rolle spielt die Keramik in der Energietechnik?
Hochtemperaturwerkstoffe wie Siliziumnitrid ermöglichen den Betrieb von Energieanlagen bei höheren Temperaturen, was deren Wirkungsgrad entscheidend verbessert.
- Arbeit zitieren
- Prof. Dr.-Ing, Dipl.-Wirt.-Ing. Norbert Jost (Autor:in), 2004, Innovative Ingenieur-Werkstoffe, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/28415
