Zielsetzung

Zielsetzung des Fachbereichs Materialwissenschaft

Die heutige Technik verwendet eine erstaunlich große Anzahl verschiedener Werkstoffe. Die für den vorgesehenen Verwendungszweck günstigen Eigenschaften werden durch Forschung und Entwicklung immer weiter optimiert. Der Stahl in einem Brückenträger, die Nickelbasislegierung in einer Hochtemperaturturbine, die keramische Kugel in einem künstlichen Hüftgelenk, die Hartstoffschicht auf einem Uhrgehäuse, die Kohlenstoff-Fasern in einem Tennisschläger, der haarfeine Golddraht in einem elektronischen Gerät, die im atomistischen Detail geplanten Halbleiterkristalle in Elektronenrechnern, all das sind nur wenige Beispiele, wie durch zielgerichtete Entwicklung aus bekannten Grundsubstanzen Hochleistungswerkstoffe entwickelt werden.

Die weitgehend empirischen Kenntnisse, welche aufgrund langjähriger Überlieferung in den verschiedenen werkstofferzeugenden und werkstoffverarbeitenden Disziplinen gesammelt worden waren, reichen schon seit Mitte des letzten Jahrhunderts nicht mehr aus, um neue, den Anforderungen der modernen Technologie entsprechende Materialien zu entwickeln. Alle Schlüsseltechnologien Verkehrstechnik, Energietechnik, Informationstechnik aber auch der Umweltschutz und die Freizeitindustrie fordern neue oder weiterentwickelte Werkstoffe, die sich nur mit entsprechenden Spezialkenntnissen herstellen und sinnvoll einsetzen lassen. Nach Ingenieuren und Naturwissenschaftlern, die sich für die Materialforschung und Entwicklung qualifiziert hatten, herrschte in den letzten Jahren deshalb eine starke Nachfrage. Zuerst hatte sich in den USA als neues Forschungsgebiet „Materials Science“ herausgebildet. Dort hat es sich an vielen Universitäten zu einem Lehrfach mit großem Zulauf entwickelt. Auch in Europa wurde die Bedeutung einer auf die Grundlagen der Herstellung und der Eigenschaften von Werkstoffen spezialisierten Forschungs- und Lehrrichtung erkannt. Zunächst dem Maschinenbau unter dem Namen Werkstoffkunde als Ingenieurfach oder der Festkörperphysik und Chemie als anwendungsbezogene Spezialisierung zugeordnet, hat sich auch im deutschen Sprachraum die Materialwissenschaft an mehreren Hochschulen als eigenständiges Fachgebiet etabliert.

Die Aufgabenstellungen der Materialwissenschaft haben typischerweise eine starke interdisziplinäre Komponente. Ein solides Wissen in Physik und Chemie, Mathematik und Mechanik ist ebenso wichtig wie gute Kenntnisse der materialbezogenen Entwicklungen in Maschinenbau, Elektrotechnik und Elektronik. Auch im Fachbereich Materialwissenschaft an der Technischen Universität Darmstadt werden Fachleute ausgebildet, die mit naturwissenschaftlichen Methoden Materialien für ingenieurwissenschaftliche Anforderungsprofile verfügbar machen. Dabei gibt es durchaus Besonderheiten, durch welche sich die Ausbildung an der TU Darmstadt von der an anderen Universitäten abhebt. Mag die enge Zusammenarbeit mit den benachbarten Fachbereichen, vor allem Chemie und Physik, Elektrotechnik und Maschinenbau, auch anderswo gepflegt werden, so besteht in der neuen Konzeption der Anspruch, nicht nur alle Gruppen von Werkstoffen und Einsatzgebieten ohne frühzeitige Spezialisierung zu behandeln, sondern auch die Methodik der Materialforschung in Forschung und Lehre einzubeziehen. Allem voran sollen bei den Studierenden das grundlegende Verständnis für die wirksamen Mechanismen bei der Materialherstellung und Anwendung und die Fähigkeit der Übertragung theoretischer Kenntnisse auf technische Problemstellungen entwickelt werden. Ein völlig homogener Ausbau der Forschung auf allen Teilgebieten ist mit den verfügbaren Stellen und finanziellen Mitteln nicht möglich. Deshalb werden Schwerpunkte gesetzt werden müssen. Neben der Weiterentwicklung von Hochleistungswerkstoffen für moderne Technologien, dabei vor allem Konstruktionswerkstoffe für Hochtemperaturanwendungen und für den Leichtbau, werden sowohl die Erforschung von Materialien mit besonderen Eigenschaften für den Einsatz in der Mikroelektronik und der Einsatz von erneuerbarer Energie in den Vordergrund gestellt. Diese Gebiete stellen große wissenschaftliche und technologische Herausforderungen dar, z.B. im Hinblick auf die bessere Ausnutzung der Energie und Materialressourcen und auf die Wettbewerbsfähigkeit in der Informations- und Nachrichtentechnik. Das Kriterium der Umweltverträglichkeit und Nachhaltigkeit spielt dabei heute eine große Rolle.

Die Kreativität des Materialwissenschaftlers wird bei der zukünftigen Materialentwicklung also in hohem Maße gefordert sein. Diese zu fördern wird neben der Wissensvermittlung eine vordringliche Aufgabe der Lehrenden im Fachbereich sein.

Die Fachgebiete des Teilfachbereichs Materialwissenschaft bilden in ihrer Gesamtheit und in Verbindung mit den an der Technischen Universität Darmstadt bereits vorhandenen Fachbereichen sowie mit im Raum Darmstadt angesiedelten Forschungsinstituten z.B. dem Deutschen Kunststoff-Institut und der Gesellschaft für Schwerionenforschung, eine leistungsfähige Grundlage für Forschung und Lehre der neuen Disziplin.