Materialkunde: Definition, Klassifizierung und Auswahlkriterien

Was ist ein Material? Definition und Umwandlung

Ein Material ist jeder Stoff, der physisch oder chemisch verändert werden kann, um ein Objekt oder einen Teil eines Objekts herzustellen. In der Fertigung werden Rohstoffe umgewandelt, um industrielle Produkte zu gewinnen.

Klassifizierung von Materialien

Materialien können nach ihrer Herkunft klassifiziert werden:

• Natürliche Materialien: Dies sind Rohstoffe, die direkt aus der Natur gewonnen werden.
• Künstliche Materialien: Sie sind das Ergebnis der Transformation anderer Materialien oder Rohstoffe.
• Kunststoffe (Polymere): Diese werden vollständig im Labor hergestellt, oft basierend auf Öl.

Historische Entwicklung

Materialien aus der Erdkruste, wie Eisen und Aluminium, werden erst seit relativ kurzer Zeit in der Industrie verwendet. Im zwanzigsten Jahrhundert kamen Kunststoffpolymere auf den Markt, die aus Öl gewonnen wurden und mit denen begonnen wurde, viele Produkte herzustellen. Kunststoffe ersetzten dabei andere traditionelle Produkte.

Kommerzielle Produktformen

Industrielle Produkte werden in unterschiedlichen Formaten angeboten, abhängig von der gewünschten Anwendung. Diese kommerziellen Formen lassen sich wie folgt einstufen:

• Halbzeuge: Diese werden durch die Transformation wichtiger Rohstoffe gewonnen und erfordern weitere Bearbeitung und Verarbeitung.
• Fertigerzeugnisse: Diese sind im Allgemeinen aus Halbzeugen hergestellt.
• Endprodukte: Dies sind Fertigerzeugnisse, die eine abschließende Behandlung erhalten haben und eine spezifische Form aufweisen.

Kriterien für die Materialauswahl

Um eine ordnungsgemäße Auswahl der Materialien zu treffen, sollten folgende Punkte berücksichtigt werden:

• Form und Funktion: Beziehen sich auf die ästhetischen Qualitäten und den Nutzen des Objekts.
• Materialeigenschaften: Umfassen physikalische, chemische und ästhetische Eigenschaften.
• Verarbeitungsprozess: Es muss beachtet werden, dass die gewählten Materialien für die Arbeit und die vorhandenen Werkzeuge geeignet sind.
• Verfügbarkeit und Kosten: Wichtig sind sowohl die anfänglichen Anschaffungskosten als auch die Kosten für teure nachfolgende Verarbeitungsprozesse.
• Umweltauswirkungen: Es sollte ein ökologisch freundliches Material gewählt werden, das sowohl eine nachhaltige Gewinnung natürlicher Materialien als auch eine spätere Wiederverwendung und Recycling ermöglicht.

Wichtige Materialeigenschaften im Detail

Die Eigenschaften von Materialien bestimmen ihr Verhalten und ihre Eignung für spezifische Anwendungen:

• Physikochemische Eigenschaften: Zeigen an, wie das Material chemisch mit anderen Stoffen in Kontakt reagiert.
• Mechanisches Verhalten: Beschreibt die Reaktion von Materialien auf äußere Kräfte.
• Thermische Eigenschaften: Beschreiben, wie sich Materialien mechanisch bei Temperaturschwankungen verhalten.
• Optische Eigenschaften: Bestimmen, ob die Materialien transparent sind oder welche Farbe sie haben.
• Elektrische und Magnetische Eigenschaften: Zeigen das elektrische und magnetische Verhalten von Werkstoffen.