Werkstoff
Werkstoffe sind Materialien, die in Produktionsprozessen verarbeitet werden und in die Endprodukte eingehen. In der Regel handelt es sich dabei um Rohstoffe, Hilfsstoffe, Halbzeuge und Halbfertigprodukte.
Die Qualität und die Eigenschaften der Endprodukte oder Fertigprodukte werden durch die Wahl geeigneter Werkstoffe entscheidend beeinflusst. Zur Sicherstellung der Güte (Qualität) werden Werkstoffe im Rahmen der Werkstoffprüfung geprüft.
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[Bearbeiten] Gliederung
Voraussetzung für die Herstellung von Gütern, Waren und Werken ist nach der betriebswirtschaftlichen Systematik die Verfügbarkeit von Betriebsmitteln und Werkstoffen. Die Werkstoffe können weiter untergliedert werden: Typische Gliederungen für die Werkstoffe sind:
- Roh- und Hilfsstoffe, Halbzeuge und Halbfertigprodukte
- Haupt- und Nebenstoffe
In der heutigen Werkstoffkunde unterscheidet man im Allgemeinen fünf Werkstoffgruppen:
- Metalle (zum Beispiel Eisen, Aluminium)
- Nichtmetalle (zum Beispiel Graphit)
- organische Werkstoffe (zum Beispiel Holz, Kunststoff)
- anorganische nichtmetallische Werkstoffe (zum Beispiel Keramik, Glas)
- Halbleiter (zum Beispiel Silicium)
Darüber hinaus stellen die Verbundwerkstoffe eine Kombination aus Werkstoffen mehrerer Werkstoffgruppen dar. Eine weitere Einteilungsmöglichkeit unterscheidet nach:
- Struktur- bzw. Konstruktionswerkstoffe
- Funktionswerkstoffe
- Werkzeugwerkstoffe
[Bearbeiten] Geschichte
Der Einsatz von Werkstoffen zieht sich bereits durch die gesamte Vorgeschichte der Menschheit. Das Material für einen Faustkeil (Stein) ist ein Werkstoff und ein Charakteristikum der Steinzeit.
Im 8. Jahrtausend v. Chr. begann die technische Nutzung von Metallen. Zunächst wurde mit gediegenen (elementar vorkommenden) Metallen wie Gold, Silber und Kupfer gearbeitet. Der Gebrauchswert dieser Werkstoffe war jedoch noch zu gering, was zur Entdeckung und Herstellung der ersten Legierung, nämlich der Bronze, führte. Die Herstellung von Bronze setzt bereits einen fortschrittlichen Bergbau zur Bereitstellung von Kupfer- und Zinnerzen voraus. Außerdem waren Verhüttungstechniken nötig. Die immer bessere Beherrschung dieser Technologien führte schließlich dazu, dass auch Eisen verhüttet werden konnte. Nach dem Dreiperiodensystem werden die jeweiligen Perioden nach den fortschrittlichsten eingesetzten Werkstoffen bezeichnet (siehe auch Hauptartikel Archäometallurgie).
Parallel dazu wuchs mit der Entstehung von Siedlungen und Städten der Bedarf nach Werkstoffen für das Bauwesen (Stein, Holz), Hieb- und Stichwaffen, Münzen (Metalle) und Haushaltsgegenständen (zum Beispiel Keramikgefäße, Glaskunst).
[Bearbeiten] Eigenschaften
[Bearbeiten] Physikalische Werkstoffeigenschaften
- elektrische Leitfähigkeit
- Wärmeleitfähigkeit
- (metallischer) Glanz
- Undurchsichtigkeit
- Magnetismus
- Schmelztemperatur
[Bearbeiten] Mechanische Eigenschaften
- Härte
- Dichte
- Festigkeit, speziell Zugfestigkeit und Druckfestigkeit
- Elastizität
- Plastizität (Duktilität)
- Duktilität
- Risszähigkeit
- Steifigkeit
[Bearbeiten] Optisch-akustische Eigenschaften
[Bearbeiten] Tribologische Eigenschaften
- Reibzahl
- Neigung zum Kaltschweißen
- Verschleißwiderstand
[Bearbeiten] Thermische Eigenschaften
[Bearbeiten] Elektrische Eigenschaften
[Bearbeiten] Chemische Werkstoffeigenschaften
[Bearbeiten] Technologische Werkstoffeigenschaften
- Gießbarkeit
- Umformbarkeit
- Zerspanbarkeit
- Oberflächengüte
- anfallende Kosten
- Verformbarkeit (plastische und elastische Verformung)
[Bearbeiten] Ökologische Werkstoffeigenschaften
- Rohstoffverbrauch bei Herstellung, Transport, Verarbeitung und Gebrauch
- Energieverbrauch bei Herstellung, Transport, Verarbeitung und Gebrauch
- Giftigkeit
- Recyclingfähigkeit
sowie die mögliche Zusammensetzung des Werkstoffes aus verschiedenen chemischen Stoffen
[Bearbeiten] Siehe auch
[Bearbeiten] Literatur
- Manfred Merkel, Karl-Heinz Thomas: Taschenbuch der Werkstoffe. Fachbuchverlag, 1994, ISBN 3343008451
- Bundesministerium für Bildung und Forschung (Hrsg.): Werkstoffwelten. Entdeckungen im Kosmos der Stoffe (online)
