Werkstoffe als Zukunftstechnologie

Werkstoffe spielen in fast allen Gebieten der modernen Technik eine Schlüsselrolle, bei Standardanwendungen ebenso wie im High-Tech-Bereich. Nach Werkstoffen wurden Zeitalter benannt (Steinzeit, Bronzezeit...), und das Wissen um Werkstoffe trieb in der Vergangenheit und treibt heute gesellschaftliche Entwicklungen (Industrielle Revolution, moderne Luftfahrt, Halbleitertechnik ...).

Werkstoffe bilden heute die Basis für eine Zukunftstechnologie in der Bundesrepublik Deutschland und in Europa. Wichtig ist dabei die Beherrschung der Zusammenhänge zwischen Herstellung, Eigenschaften, Verarbeitung und mikroskopischem Aufbau von Werkstoffen.

Viele Werkstoffanwendungen sind zum Teil in spektakulärer Weise bekannt geworden, wie die beschichtete Bratpfanne, der kohlefaserverstärkte Tennisschläger oder die faszinierenden Formgedächtnislegierungen. Andere wichtige Werkstoffanwendungen, ob für die Gasturbine oder für die biomedizinische Technik, ob im Kraftfahrzeugbau oder für die Luft- und Raumfahrt sind nicht jedermann geläufig, obwohl nur mit modernen Werkstoffen wettbewerbsfähige Lösungen erarbeitet werden können. Moderne Werkstoffe müssen grundsätzlich vier Anforderungen genügen:

• Höchste Leistungswerte für komplexe Beanspruchungen
• Maximale Zuverlässigkeit, d.h. Freiheit von Materialfehlern, lange Lebensdauer
• Minimale Kosten für Rohstoffe, Anlagen, Arbeitskraft und Energie bei Herstellung und Verarbeitung
• Integration in geschlossene ökologische Kreisläufe (Recycling), Minimierung der Umweltbelastung während des gesamten Lebenszyklus.

Die Lösung dieser Aufgaben stellt ein ebenso technologisch wichtiges und anspruchsvolles wie ingenieurwissenschaftlich reizvolles Aufgabengebiet dar. Das Gebiet der neuen Werkstoffe zählt zu den heimlichen Siegerbranchen des einundzwanzigsten Jahrhunderts.

Berufsbild des Werkstoffingenieurs / der Werkstoffingenieurin

Die Arbeit einer Werkstoffingenieurin oder eines -Ingenieurs ist mit der Arbeit eines Maschinenbau-, Elektro- oder Bauingenieurs vergleichbar. Sie werden als Ingenieurinnen und Ingenieure für den technischen Fortschritt gebraucht. Gleichzeitig benutzen Werkstoffingenieure die Methoden der Physik und Chemie, insbesondere im Bereich Forschung und Entwicklung. Die Berufsaussichten von Werkstoffingenieuren sind seit Jahren ausgezeichnet. Sie können aus einem breiten Spektrum von Arbeitsfeldern wählen. Dazu gehört die Werkstoff- und Verfahrensentwicklung, die Produktionsautomatisierung, die Qualitätssicherung, die Werkstoffberatung, aber auch das Management und der Verkauf sowie Forschung und Lehre. Eine Vielzahl von Karrierewegen steht sowohl im öffentlichen Dienst als auch in der Industrie offen. Konkrete Aufgabenstellungen eines Werkstoff-Diplom-Ingenieurs in der Industrie umfassen etwa:

• Werkstoffprüfung: Mit welchen Methoden (Härtemessung, Zugversuch, Ermüdungsversuch, Korrosionstest, ...) stellt man fest, dass ein Werkstoff ein gefordertes Eigenschaftsprofil besitzt?
• Werkstoffoptimierung: Wie kann man ein Karosserieblech noch korrosionsbeständiger machen? Wie kann man einen Stahl so behandeln, dass er im Bauteil eine maximale Lebensdauer sicherstellt?
• Werkstoffherstellung: Wie schnell soll ein Material nach dem Gießen erstarren? Wie präzise muss man eine Aluminiumfolie walzen?
• Werkstoffauswahl: Woraus soll man Implantatwerkstoffe für die Medizintechnik machen, die sowohl fest als auch biokompatibel sein müssen?
• Qualitätskontrolle: Sind die Teile des einen Lieferanten besser als die eines anderen Anbieters? Warum hat ein Bauteil versagt und zum Schaden geführt?
• Werkstoffinformatik: Wie organisiert man Werkstoffdaten in schnell zugänglichen Datenbanken? Wie kann man Werkstoffverhalten modellieren?

Berufsaussichten für Werkstoffingenieurinnen und -ingenieure

Eine stetig ansteigende Zahl von Werkstoffingenieurinnen und -ingenieuren wird in folgenden Bereichen gebraucht:

In der Industrie:

• in Firmen, die Werkstoffe (Metalle, Keramiken, Kunststoffe, Verbundwerkstoffe) herstellen
• in werkstoffverarbeitenden Unternehmen des Maschinen-, Fahrzeug- und Werkzeugbaus, der Medizin-, Mikrosystem-, Feinwerk-, der Schiffs- und Flugzeugtechnik, des Anlagenbaus (Energieerzeugung, Chemie, Aufbereitung und Recycling, Verkehrswesen)

In Körperschaften und Verbänden:

• den Materialprüfanstalten des Bundes und der Länder,
• den Max-Planck-, Fraunhofer- und Hochschulinstituten,
• in Großforschungseinrichtungen von Bund und Ländern,
• bei Abnahme- und Prüfgesellschaften wie etwa TÜV und Germanischer Lloyd,
• bei Versicherungsgesellschaften sowie
• in Fachverbänden und deren Verlagen
• im Bereich Lehre: An Berufsschulen sowie in Fachhoch- und Hochschulen

Die Berufsaussichten für Werkstoffingenieurinnen und –ingenieure und insbesondere im Maschinenbau mit der Vertiefungsrichtung Werkstoffe sind seit Jahren gut. Auch in der Krise der letzten Jahre fandenAbsolventen der Vertiefungsrichtung Werkstoffe meist in kurzer Zeit eine Anstellung. Im Zeichen niedriger Studierendenzahlen in den Ingenieurwissenschaften wird in den kommenden Jahren eine zu geringe Zahl von Hochschulabsolventinnen und -absolventen die Nachfrage aus der Industrie nur zu einem Teil abdecken können.

Wie studiert man Werkstoffe an der Ruhr-Universität Bochum?

Der Bachelor-Studiengang Maschinenbau ist grundlagen- und methodenorientiert. Er vermittelt die Grundlagen des Faches und vermittelt die Voraussetzungen für spätere Vertiefungen und Spezialisierungen. Das Studium befähigt die Studenten, die im Studium erworbenen Kenntnisse und  Fähigkeiten in der beruflichen Praxis anzuwenden und sich im Zuge eines lebenslangen Lernens schnell neue, vertiefende Kenntnisse anzueignen. Der Bachelor-Studiengang an der Ruhr-Universität bereitet insbesondere auf das Masterstudium vor.

In dem 7-semestrigen Bachelor-Studiengang Maschinenbau erwerben die Absolventen folgende Kenntnisse und Kompetenzen. Sie

• besitzen umfassende und fundierte mathematische und ingenieurwissenschaftliche Grundkenntnisse und Fertigkeiten,
• verstehen mathematische Verfahren und wenden sie an,
• besitzen Grundkenntnisse in der Softwareentwicklung und -anwendung,
• haben fundiertes fachliches Wissen in den Fächern des Maschinenbaus,
• analysieren ingenieurwissenschaftliche Probleme in ihrer Grundstruktur und entwerfen physikalisch/mathematische Modelle für ingenieurwissenschaftliche Problemstellungen,
• überblicken die Zusammenhänge zwischen den Fächern des Maschinenbaus und deren Anknüpfungspunkte zum Fachwissen anderer Disziplinen,
• sind in der Lage, Analyse- und Entwicklungsaufgaben unter Berücksichtigung wissenschaftlicher, technischer und ökologischer Randbedingungen unter Anwendung angemessener und erfolgversprechender Methoden erfolgreich zu lösen,
• stellen Ergebnisse angemessen dar,
• arbeiten erfolgreich in einer Gruppe,
• sind auf Grund ihrer methodischen, fachlichen, fachübergreifenden und sozialen Kompetenzen auf einen flexiblen Einsatz in unterschiedlichen Berufsfeldern vorbereitet

In den ersten vier Semestern ist das Studium für alle Studienschwerpunkte identisch. Ab dem fünften Semester sollten sich die Studierenden für einen der angebotenen Studienschwerpunkte entschieden haben und die ersten auf den Studienschwerpunkt zugeschnittenen Vorlesungen hören.  Grundsätzlich besteht jederzeit die Möglichkeit, den Studienschwerpunkt zu wechseln. Je nach Wahl des Studienschwerpunktes sind dann mehr oder weniger viele Vorlesungen zusätzlich zu belegen. Unter den genannten Voraussetzungen ist es auch nach dem Bachelor- Studium möglich, das Masterstudium in einem anderen als dem ursprünglich gewählten Studienschwerpunkt fortzusetzen. Nähere Informationen liefert die allgemeine Studienberatung unter

• http://www.mb.ruhr-uni-bochum.de/studium-mb/sites/infos/studienfachberatung.html 

Die ersten vier Semester bieten eine breite Ausbildung in den mathematischen, naturwissenschaftlichen und in den ingenieurwissenschaftlichen Grundlagenfächern. Im Rahmen der CAD-Übungen, des Werkstoffpraktikums und des Messtechnischen Laborpraktikums besteht die Möglichkeit, das Erlernte praxisnah einzusetzen. Vor dem Studium sollten die Studenten ein 6-wöchiges Grundlagenpraktikumabsolvieren. Dieses Praktikum erleichtert das Verständnis für die Aufgabenstellungen im Maschinenbau und die Einordnung der Vorlesungen in das Fachgebiet. Zusammen mit dem bis zum Bachelor-Abschluss zu absolvierenden, 14-wöchigen Fachpraktikum und den anwendungsbezogenen Vorlesungen im Rahmen der Profilmodule wird auf diese Weise eine Berufsbefähigung der Bachelor-Absolventen sichergestellt. Mit der in den ersten vier Semestern erworbenen Wissensbasis lässt sich dann im fünften Semester, in Abhängigkeit von den jeweiligen Neigungen, ein interessanter Studienschwerpunkt wählen.

Die folgenden Studienschwerpunkte stehen zur Auswahl:

• Angewandte Mechanik
• Energie- und Verfahrenstechnik
• Ingenieur-Informatik
• Konstruktions- und Automatisierungstechnik
• Kraftfahrzeug-Antriebstechnik
• Micro-Engineering
• Werkstoff-Engineering

Im fünften Semester setzt sich das Studium aus vier schwerpunktspezifischen Pflichtmodulen und zwei Profilmodulen zusammen. Die vier Pflichtmodule sind zum Teil für alle Studienschwerpunkte gleich, zum Teil aber auch studienschwerpunkt spezifisch. Im Zusammenhang mit den beiden Profilmodulen haben die Studenten die Möglichkeit, Fächer aus Auswahllisten zu wählen und so innerhalb des Studienschwerpunktes das Ausbildungsprofil weiter zu schärfen. Eine ähnliche Struktur gilt auch für das sechste Semester, wobei hier im Rahmendes technischen und des nichttechnischen Wahlfaches weitere Wahlmöglichkeiten bestehen.

Der Master-Studiengang Maschinenbau wird beginnend mit dem Sommer-Semester 2011 angeboten und vertieft die im Bachelor-Studium erworbenen Fachkenntnisse. Als Eingangsvoraussetzung zum Master-Studiengang ist der Abschluss eines qualifizierenden Bachelor-Studiums im In- oder Ausland vorgesehen. Andere vergleichbare Abschlüsse (z.B. qualifizierte FH-Abschlüsse) können ebenfalls anerkannt werden, sofern Gleichwertigkeit besteht. Der Masterabschluss ist mit dem früheren Universitätsdiplom vergleichbar.

Der Studiengang zielt neben der Verbreiterung des Wissens auf eine Vertiefung und Spezialisierung ab. Durch die konsekutive Anlage des Studiums erlangt der Masterstudiengang eine angemessene fachliche Tiefe. Das Profil des Masterstudiengangs Maschinenbau ist forschungsorientiert, und die Lehrinhalte sollen die Studierenden zu eigenständiger Forschungsarbeit befähigen. Die Masterarbeit wird in engem Zusammenhang zu Forschungsprojekten der Fakultät durchgeführt.

Die Studenten haben die Möglichkeit, ihr Wissen in bestimmten Bereichen des Master-Studiengangs Maschinenbau durch die Wahl eines Studienschwerpunktes erheblich zu vertiefen. Diese Studienschwerpunkte sind für den Bachelor-Studiengang schon aufgelistet worden.

Im Master-Studiengang Maschinenbau erwerben die Absolventen die folgenden Fähigkeiten und Kompetenzen. Sie

•  beherrschen wissenschaftliche Methoden und Werkzeuge zur Bearbeitung
• komplexer ingenieurwissenschaftlicher Fragestellungen,
• denken analytisch, erkennen komplexe Zusammenhänge, schätzen vorhandene Problemlösungen ein und entwickeln eigene,
• abstrahieren ihre Arbeitsaufgabe, strukturieren sie und treffen Entscheidungen zu ihrer Lösung,
• kennen komplexe Entwurfs- und Planungsprozesse,
• verstehen neuartige und zukünftige Problemstellungen, erkennen und konzipieren auch neue angemessene Methoden, Technologien und wissenschaftliche Werkzeuge zu deren Lösung, wenden diese an und beurteilen die Ergebnisse,
• bearbeiten Entwicklungsaufgaben unter Berücksichtigung wissenschaftlicher, sozialer, ökologischer, ökonomischer und gesellschaftlicher Randbedingungen mittels angemessener Methoden,
• haben Zugang zu technischen und wissenschaftlichen Informationsquellen mit internationaler Übersicht,
• sind gefestigt in ihrer Kompetenz, Ergebnisse angemessen darzustellen,
• arbeiten erfolgreich in einer Gruppe und kommunizieren effizient mit verschiedenen Zielgruppen,
• arbeiten verantwortlich und selbständig in der Planung, im Entwurf, beim Bau, bei Prüfung und beim Betrieb von komplexen technischen Maschinen und Infrastrukturen,
• sind in der Lage, eine anspruchsvolle Berufstätigkeit im Maschinenbau auszuüben, vorzugsweise in der als Vertiefung gewählten Arbeitsrichtung,
• sind befähigt, eine wissenschaftliche Tätigkeit mit dem Ziel einer Promotion auszuüben.

Neben den beiden schwerpunktspezifischen Pflichtmodulen und einem schwerpunktspezifischen Fachlabor mit einer Präsentation, besteht für die Studenten die Möglichkeit, aus zwei schwerpunktspezifischen Auswahllisten Vertiefungsmodule zu wählen. Diese Vertiefungsmodule erlauben eine weitere Profilschärfung während des Studiums.

Die Masterarbeit schließt die wissenschaftlich orientierte Ausbildung der Studenten als Prüfungsarbeit ab. Sie zeigt, dass der Kandidat in der Lage ist, innerhalb von sechs Monaten ein Problem aus seinem Fach selbständig unter Anwendung wissenschaftlicher Methoden zu bearbeiten. Auslandsaufenthalte Die Fakultät für Maschinenbau fördert Auslandsaufenthalte ihrer Studenten. Hierzu bietet die Fakultät den Studenten zahlreiche Austauschprogramme an. Zum Beispiel können in dem von der Europäischen Union geförderten Erasmus-Programm Aufenthalte an verschiedenen europäischen Universitäten, aber auch an amerikanischen, japanischen und chinesischen Universitäten wahrgenommen werden. Das Zentrum für Fremdsprachenausbildung (www.rub.de/zfa) bietet für diesen Zweck im Umfang von sechs Semesterwochen-Stunden allen Studenten kostenfreie vorbereitende Sprachkurse in 16 Sprachen an.

Weitere Detailinformationen zu den Studiengängen sind im Zusammenhang mit dem Studienverlaufsplan sowie in der  Prüfungsordnung und der Praktikumsrichtlinie zu finden.

Schnupperstudium und Praktikum für Schülerinnen und Schüler

Für Schüler/innen ab der 9. Klasse Gymnasium besteht die Möglichkeit, am Institut für Werkstoffe ein Schnupperstudium oder ein Praktikum durchzuführen. In speziellen Vorlesungen und Projektarbeiten kann man sich so über das Studienfach Werkstoffe ausführlich informieren. Es besteht die Möglichkeit, mit Studierenden und Professoren zu sprechen. Bei Interesse braucht man sich nur mir uns in Verbindung zu setzen, und wir helfen weiter: