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Metallurgie zeigt Profil

In den vergangenen Jahrzehnten haben alle Branchen der Industrie Umorientierungen, Umbrüche oder Neuanfänge erlebt. Ursachen für diese Vorgänge waren weitreichende technische Innovationen, gesellschaftliche Veränderungen oder äußere Einflüsse wie die Energiekrise von 1974. Die Computertechnik und die Informatik haben die Arbeitsbedingungen für alle und die Arbeitsmethoden für viele von Grund auf geändert. 

In dieser spannungsreichen Zeit hat sich die Metallurgie von einer am Durchsatz orientierten in eine facettenreiche, qualitätsbestimmte Industriebranche gewandelt. Die technischen Innovationen Wirbelschichttechnik, Schwebeschmelzverfahren, Sauerstoffmetallurgie, Stranggießen, Schmelzreduktion sind durch eine enorme Steigerung der Energiestromdichte gekennzeichnet. Die Solventextraktion und die Sekundärmetallurgie sind Beispiele für Verfahren mit extrem wirksamer Reaktions-Selektivität. Selektivität von Reaktionen und Transportmechanismen sind auch die Grundlagen für die Herstellung von Halbleitern und metallischen Reinststoffen. Die Ausbildung von Gefügen und Phasen sowie die Verteilung von Legierungs- und Begleitelementen (Seigerungen) bestimmen die Qualität von Gussprodukten. Deren kontrollierte Steuerung ist von grundlegender Bedeutung für die Gießerei als Urformtechnik. In der Werkstofftechnik sind Wärmebehandlung und Umformung eine enge Symbiose zum Vorteil eines weit verbesserten Eigenschaftsprofils, z.B. von ferritischen und austenitischen Stählen, eingegangen. Die Verfahren der Werkstoffumformung stehen heute unter dem Gesichtspunkt höchster Fertigungsgenauigkeit. 

Die technische Entwicklung war begleitet von Fortschritten in der wissenschaftlichen Metallurgie: Quantitative Thermodynamik der Reaktionen und Mischphasen, heterogene Gleichgewichte und Legierungskonstitution, Reaktionsmechanismen und Mikrokinetik, die Einbeziehung der Strömungsmechanik in die metallurgische Prozesstechnik, die Theorie und Realität der Erstarrungsvorgänge, das Verständnis der Umformvorgänge auf der Basis der modernen Plastizitätstheorie. Heute stehen die Modellierung und Simulation metallurgischer Prozesse, die Verfahren der Recyclings von Metallen und Legierungen, die Entwicklung von Funktionswerkstoffen für höchste Beanspruchungen im Mittelpunkt der Forschung auf dem Gebiet der Metallurgie.

Metallurgie ­ eine zukunftsorientierte Technik und ein faszinierendes Forschungsfeld

Metallurgie als Wissenschaft

Metallurgie ist die Ingenieurwissenschaft von der Gewinnung der Metalle aus den Erzen, von der Formgebung der Metalle durch Gieß- und Umformverfahren und von den Recyclingmethoden, nach denen gebrauchte Metalle, Legierungen und Rückstände in den Nutzungskreislauf zurückgeführt werden. Die modernen Metallgewinnungs- und Verarbeitungsverfahren sind überwiegend Hochtemperaturprozesse. Daneben werden aber auch Verfahren bei niedrigen Temperaturen durchgeführt wie Laugungs- und Elektrolyse-Verfahren. Bei aller Vielfalt und Vielseitigkeit beruht die Metallurgie auf einer geordneten, wissenschaftlichen Basis: Sie besteht aus der Thermochemie der Stoffe, Reaktionen und Mischphasen sowie den Existenzbedingungen von Phasen und Phasengemischen. Hinzu kommen die Gebiete der Reaktionskinetik und der Hydrodynamik. Unter Einbeziehung der Reaktionstechnik entsteht so das Gebäude der metallurgischen Reaktortheorie. 

Auf nahezu allen Gebieten der Metallurgie hat die wissenschaftliche Durchdringung der Prozesse einen hohen Stand erreicht. Auf dieser Basis werden in der gegenwärtigen Entwicklung Teilprozesse mathematisch modelliert und die Teilprozesse zu Simulationsmodellen zusammengefaßt. Neue Methoden der Steuerungstechnik wie Fuzzy Logic oder Neuronale Netze finden in der Metallurgie breite Anwendung. Der Einsatz von Datenbanken und die Nutzung von Expertensystemen sind Stand der Technik.

Umweltschutz in der Metallurgie

Metalle können beliebig oft in den metallurgischen Prozeß zurückgeführt werden. Die Technik des Recyclings von Metallen wird seit Jahrhunderten durchgeführt und ist in den letzen Jahrzehnten ausgebaut und verfeinert worden. In dieser Hinsicht haben Unternehmen der Metallurgie und der Schrottwirtschaft Vorbildliches geleistet, z. B. in der Verwertung von alten Fahrzeugkarossen. Auch mineralische Formstoffe der Gießereitechnik werden durch Aufbereitung und Regenration im Kreislauf geführt. Hingewiesen sei auf die neue Entwicklung, Kunstoff-Almaterialien im Hochofenprozeß stofflich zu verwerten. 

Die Metallgewinnungs- und Metallaufarbeitungsverfahren erfordern den Einsatz großer Energiemengen. Aus dieser Situation erwächst der Metallurgie eine besondere gesellschaftliche Verantwortung. Der sparsame Umgang mit den Resourcen Einsatzstoffe und Energie ist deshalb ein Schwerpunktthema der metallurgischen Entwicklung. Die Erfolge auf diesem Gebiet können sich sehen lassen: Der spezifische Energieverbrauch der Stahlindustrie ist seit 1975 um rund 30% gesunken, das gleiche gilt für die CO2-Emission.

Große Fortschritte wurden auch erzielt in der Reinhaltung der Luft und des Wassers. Die Themen Umweltschutz, Recycling und Reststoffverwertung sind in den Lehrveranstaltungen der Studiengänge
integriert.