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Maschinenbau
Das Studium der Oberflächentechnik
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© rook76 (l.) u. Pefkos (r.) / Fotolia
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Schon mal von Begriffen wie Edelstahlbeizen, Trommelverzinken, Manganphosphatieren, Wasserstoffentspröden oder Gelb-Chromatieren gehört? Kein Problem, wer wie aus der Pistole geschossen wüsste, was die obigen Bezeichnungen bedeuten, der wäre wohl reif für die Masterfrage bei „Wer wird Millionär?“. Dabei ist das, was hinter den Wortungetümen steckt, leicht zu erklären, schließlich ist mit all dem etwas ziemlich „Oberflächliches“ gemeint.
Denken wir zum Beispiel an ein strahlend weißes Häuschen auf den sonnigen Griechischen Inseln. Gemauert aus Natursteinen, wird es jedes Jahr aufs Neue so oft mit weißer Kalkfarbe überstrichen, bis man die Steinfugen schon fast nicht mehr sieht. Aus einem einzigen Grund: Die Oberfläche, die durch diesen Anstrich erzielt wird, erfüllt ganz andere Kriterien, als die Schicht dunkler Steine, die sich darunter verbirgt. Die weiße Kalkfarbe reflektiert nämlich die heftige mediterrane Sonneneinstrahlung perfekt. Durch eine andere Oberfläche erhält die Hausfassade also eine andere, neue und bessere Eigenschaft.
Neue Oberflächen für neue Eigenschaften
Nichts anderes hat auch moderne Oberflächentechnik im Bereich Maschinenbau oder Verfahrenstechnik im Sinn. Durch die gezielte Veränderung von Oberflächen werden die Material- oder Bauteileigenschaften in gewünschter Weise positiv beeinflusst. Sowohl metallische Werkstoffe wie Eisen, Kupfer oder Stahl, aber auch nichtmetallische wie Glas, Holz, Kunststoff oder Keramik sind Forschungsgegenstand und können perfektionierte Oberflächen erhalten. Ein solches „Material-Tuning“ kann zu einem erhöhten Korrosions- und Verschleißschutz, zu mehr Glanz, guter Lackierbarkeit, mehr Wärmeisolation, gestiegener elektrischer Leitfähigkeit oder besserer Reflexion führen.
Ein gutes Beispiel ist die Automobilindustrie. Dort sucht man ständig nach Wegen, die Karosserien möglichst rostbeständig, aber auch crashsicher und letztlich auch bezahlbar zu konstruieren. Besten Korrosionsschutz würde natürlich ein Aufbau komplett aus Edelstahl garantieren, beste Crash-Werte und – vor allem – einen günstigen Preis, hätte dieses Material allerdings nicht. Edelstahl ist zwar extrem korrosionsbeständig, dafür aber auch teuer und weniger fest. Daher greift man auf speziell verformbare Stahlbleche zurück und optimiert sie durch Verzinken, Chromatieren und Lackieren.
Ähnliches gilt auch für den Diamantbohrer oder das Keramik-Sägeblatt aus dem Baumarkt – beide Teilchen sind natürlich nicht wirklich aus Diamant oder reiner Keramik hergestellt. So ein Fertigungsverfahren wäre nur mit viel Aufwand realisierbar und zudem sehr teuer. Also erzeugt man die Produkte aus einfach zu bearbeitendem Stahl und veredelt das Ganze am Ende durch eine Beschichtung aus Diamantstaub oder Keramikpulver. So funktioniert’s mit dem Verschleißschutz auch zu vertretbaren Kosten.
Nähe und Abgrenzung zur Werkstoffwissenschaft
Wer als Ingenieur die ganze Vielfalt von Oberflächen und Werkstoffen erforschen, prüfen und verbessern will, um später einmal die Funktionsfähigkeit von Bauteilen durch das optimale Zusammenspiel aller Komponenten zu erhöhen, für den ist ein Studium der Oberflächentechnik genau die richtige Wahl. So eine Ausbildung ist zwar ziemlich artverwandt zu den Werkstoffwissenschaften, allerdings wird in letztgenanntem Bereich eher nach revolutionären Materialien wie Metallen, Keramik, Glas, Polymeren oder Verbundwerkstoffen gesucht, die immer neue Anforderungen der Industrie in Bezug auf Leichtbau, Energieverbrauch, Biokompatibilität, Recycling oder „Materialintelligenz“ erfüllen müssen. Man merke also: Ein Werkstoffwissenschaftler sucht nach der besseren Basis für neue Bauteile – Ingenieure der Oberflächentechnik veredeln und verbessern äußere Hüllen.
Vor dem Job kommt das Studium
Jobs finden sich von der chemischen Industrie über die Metallindustrie bis hin zu Verfahrenstechnik und Anlagenbau. Aber auch im Fahrzeugbau, in der Luft- und Raumfahrttechnik sowie in der Elektro- und Elektronikbranche sind Ingenieure der Oberflächentechnik sehr gefragt. Zudem können sie als Gutachter und Berater oder in Prüfbehörden und Forschungseinrichtungen tätig werden.
Bis es soweit ist, gilt es, sich für eine Hochschule zu entscheiden, an der Oberflächentechnik eine große Rolle spielt. Studienangebote finden sich an den Fakultäten für Maschinenbau, Verfahrenstechnik oder im Chemieingenieurwesen. Eigenständig lässt sich Oberflächentechnik bisher allerdings kaum studieren. Richtig „oberflächlich“ wird’s ohnehin erst im Master-Studiengang, im Bachelor kombiniert sich die Disziplin zumeist mit verwandten Bereichen wie Werkstofftechnik oder Materialwissenschaften, manchmal auch mit spezielleren wie Kunststoff- oder Nanotechnik.
Egal für welchen Einstieg man sich entscheidet, in den ersten Semestern steht das naturwissenschaftliche Grundlagenwissen im Mittelpunkt. Neben Mathematik und Technik spielen dabei auch Physik und Chemie die Hauptrolle. Nur so ist man in der Lage, die wichtigen fertigungstechnischen Aufgabenstellungen aus Maschinenbau und Verfahrenstechnik zu verstehen. Trenntechnik, Umformtechnik, Fügetechnik, Beschichtungstechnik, Fertigungsvorbereitung und Prozessautomatisierung sind typische Lehrgebiete der Spezialisierung Fertigungstechnik, wenn man den Einstieg über den Bereich Maschinenbau wählt. Darauf folgt dann ein Mix aus Spezialwissen über Funktion, Struktur und Prüfung von Werkstoffen sowie Methoden der Thermodynamik und der physikalischen Chemie, der Oberflächenmesstechnik, Oberflächenbehandlung und Korrosionsvorbeugung. Vorlesungen gibt es zu Themen wie Automatisierungs- und Messtechnik, Metalle, Verbindungstechnik, Verbundwerkstoffe, Keramik, Werkzeugbau, Fertigungstechnik oder Versuchsplanung. Seminare können von nun an Galvano- und Lackiertechniken, Dünnschichttechnologie, Leiterplattentechnik, Oberflächentechnik im Fahrzeugbau, Anwendung dünner Schichten, Analytik und Prüfung in der Oberflächentechnik oder Strukturen und Eigenschaften von Funktionsschichten heißen. Da die Oberflächentechnik einen großen Bezug zum Bereich Forschung und Entwicklung hat, spielen auch Laborversuche und Praktika in Forschungseinrichtungen eine große Rolle. Irgendwann ist man dann soweit und nach bestandener Masterarbeit und diversen Abschlussprüfungen winkt ein toller Job, bei dem das Optimieren von Werkstoffen im Vordergrund steht.
Eins ist aber klar: Wer an die Oberfläche will, muss vorher ganz tief ins Material eintauchen. Und spätestens dann gehören Begriffe wie Edelstahlbeizen, Trommelverzinken und Manganphosphatieren ins feste studentische Wissensrepertoire ...
Denken wir zum Beispiel an ein strahlend weißes Häuschen auf den sonnigen Griechischen Inseln. Gemauert aus Natursteinen, wird es jedes Jahr aufs Neue so oft mit weißer Kalkfarbe überstrichen, bis man die Steinfugen schon fast nicht mehr sieht. Aus einem einzigen Grund: Die Oberfläche, die durch diesen Anstrich erzielt wird, erfüllt ganz andere Kriterien, als die Schicht dunkler Steine, die sich darunter verbirgt. Die weiße Kalkfarbe reflektiert nämlich die heftige mediterrane Sonneneinstrahlung perfekt. Durch eine andere Oberfläche erhält die Hausfassade also eine andere, neue und bessere Eigenschaft.
Neue Oberflächen für neue Eigenschaften
Nichts anderes hat auch moderne Oberflächentechnik im Bereich Maschinenbau oder Verfahrenstechnik im Sinn. Durch die gezielte Veränderung von Oberflächen werden die Material- oder Bauteileigenschaften in gewünschter Weise positiv beeinflusst. Sowohl metallische Werkstoffe wie Eisen, Kupfer oder Stahl, aber auch nichtmetallische wie Glas, Holz, Kunststoff oder Keramik sind Forschungsgegenstand und können perfektionierte Oberflächen erhalten. Ein solches „Material-Tuning“ kann zu einem erhöhten Korrosions- und Verschleißschutz, zu mehr Glanz, guter Lackierbarkeit, mehr Wärmeisolation, gestiegener elektrischer Leitfähigkeit oder besserer Reflexion führen.
Ein gutes Beispiel ist die Automobilindustrie. Dort sucht man ständig nach Wegen, die Karosserien möglichst rostbeständig, aber auch crashsicher und letztlich auch bezahlbar zu konstruieren. Besten Korrosionsschutz würde natürlich ein Aufbau komplett aus Edelstahl garantieren, beste Crash-Werte und – vor allem – einen günstigen Preis, hätte dieses Material allerdings nicht. Edelstahl ist zwar extrem korrosionsbeständig, dafür aber auch teuer und weniger fest. Daher greift man auf speziell verformbare Stahlbleche zurück und optimiert sie durch Verzinken, Chromatieren und Lackieren.
Ähnliches gilt auch für den Diamantbohrer oder das Keramik-Sägeblatt aus dem Baumarkt – beide Teilchen sind natürlich nicht wirklich aus Diamant oder reiner Keramik hergestellt. So ein Fertigungsverfahren wäre nur mit viel Aufwand realisierbar und zudem sehr teuer. Also erzeugt man die Produkte aus einfach zu bearbeitendem Stahl und veredelt das Ganze am Ende durch eine Beschichtung aus Diamantstaub oder Keramikpulver. So funktioniert’s mit dem Verschleißschutz auch zu vertretbaren Kosten.
Nähe und Abgrenzung zur Werkstoffwissenschaft
Wer als Ingenieur die ganze Vielfalt von Oberflächen und Werkstoffen erforschen, prüfen und verbessern will, um später einmal die Funktionsfähigkeit von Bauteilen durch das optimale Zusammenspiel aller Komponenten zu erhöhen, für den ist ein Studium der Oberflächentechnik genau die richtige Wahl. So eine Ausbildung ist zwar ziemlich artverwandt zu den Werkstoffwissenschaften, allerdings wird in letztgenanntem Bereich eher nach revolutionären Materialien wie Metallen, Keramik, Glas, Polymeren oder Verbundwerkstoffen gesucht, die immer neue Anforderungen der Industrie in Bezug auf Leichtbau, Energieverbrauch, Biokompatibilität, Recycling oder „Materialintelligenz“ erfüllen müssen. Man merke also: Ein Werkstoffwissenschaftler sucht nach der besseren Basis für neue Bauteile – Ingenieure der Oberflächentechnik veredeln und verbessern äußere Hüllen.
Vor dem Job kommt das Studium
Jobs finden sich von der chemischen Industrie über die Metallindustrie bis hin zu Verfahrenstechnik und Anlagenbau. Aber auch im Fahrzeugbau, in der Luft- und Raumfahrttechnik sowie in der Elektro- und Elektronikbranche sind Ingenieure der Oberflächentechnik sehr gefragt. Zudem können sie als Gutachter und Berater oder in Prüfbehörden und Forschungseinrichtungen tätig werden.
Bis es soweit ist, gilt es, sich für eine Hochschule zu entscheiden, an der Oberflächentechnik eine große Rolle spielt. Studienangebote finden sich an den Fakultäten für Maschinenbau, Verfahrenstechnik oder im Chemieingenieurwesen. Eigenständig lässt sich Oberflächentechnik bisher allerdings kaum studieren. Richtig „oberflächlich“ wird’s ohnehin erst im Master-Studiengang, im Bachelor kombiniert sich die Disziplin zumeist mit verwandten Bereichen wie Werkstofftechnik oder Materialwissenschaften, manchmal auch mit spezielleren wie Kunststoff- oder Nanotechnik.
Egal für welchen Einstieg man sich entscheidet, in den ersten Semestern steht das naturwissenschaftliche Grundlagenwissen im Mittelpunkt. Neben Mathematik und Technik spielen dabei auch Physik und Chemie die Hauptrolle. Nur so ist man in der Lage, die wichtigen fertigungstechnischen Aufgabenstellungen aus Maschinenbau und Verfahrenstechnik zu verstehen. Trenntechnik, Umformtechnik, Fügetechnik, Beschichtungstechnik, Fertigungsvorbereitung und Prozessautomatisierung sind typische Lehrgebiete der Spezialisierung Fertigungstechnik, wenn man den Einstieg über den Bereich Maschinenbau wählt. Darauf folgt dann ein Mix aus Spezialwissen über Funktion, Struktur und Prüfung von Werkstoffen sowie Methoden der Thermodynamik und der physikalischen Chemie, der Oberflächenmesstechnik, Oberflächenbehandlung und Korrosionsvorbeugung. Vorlesungen gibt es zu Themen wie Automatisierungs- und Messtechnik, Metalle, Verbindungstechnik, Verbundwerkstoffe, Keramik, Werkzeugbau, Fertigungstechnik oder Versuchsplanung. Seminare können von nun an Galvano- und Lackiertechniken, Dünnschichttechnologie, Leiterplattentechnik, Oberflächentechnik im Fahrzeugbau, Anwendung dünner Schichten, Analytik und Prüfung in der Oberflächentechnik oder Strukturen und Eigenschaften von Funktionsschichten heißen. Da die Oberflächentechnik einen großen Bezug zum Bereich Forschung und Entwicklung hat, spielen auch Laborversuche und Praktika in Forschungseinrichtungen eine große Rolle. Irgendwann ist man dann soweit und nach bestandener Masterarbeit und diversen Abschlussprüfungen winkt ein toller Job, bei dem das Optimieren von Werkstoffen im Vordergrund steht.
Eins ist aber klar: Wer an die Oberfläche will, muss vorher ganz tief ins Material eintauchen. Und spätestens dann gehören Begriffe wie Edelstahlbeizen, Trommelverzinken und Manganphosphatieren ins feste studentische Wissensrepertoire ...
