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Entwurf Werkstoffe computergestützt auswählen

| Autor / Redakteur: Prof. Lothar Spieß* / Dorothee Quitter

Der Ingenieur besitzt mit der computergestützten Werkstoffauswahl ein gutes Hilfsmittel, um Vorentscheidungen schnell und effektiv treffen zu können.

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Bild 1: Ashby-Diagramm für Metalle und Halbleiter als elektrischer Leiterwerkstoff im Automobil mit dem Ziel Leichtbau, CES4-Programm Version 2009.
Bild 1: Ashby-Diagramm für Metalle und Halbleiter als elektrischer Leiterwerkstoff im Automobil mit dem Ziel Leichtbau, CES4-Programm Version 2009.
(Bild: Prof. Spieß/ CES4)

Die heutige Zeit ist durch immer schnellere Weiterentwicklung von Produkten geprägt, damit neue Funktionen, die das Leben einfacher und sicherer machen, ermöglicht werden. Diese Produkte bestehen alle aus Werksoffen. Die „Ursprungswerkstoffe“ sind die chemischen Elemente und die auf der Erde vorkommenden Rohstoffe u.a. in Form von Mineralien. Ca. 66 reine chemische Elemente sind als Werkstoffe nutzbar, sie sind dabei vielfach kristallin. Da es einen Zusammenhang zwischen Struktur – Gefüge – Eigenschaften gibt, sind somit wegen der Beschränktheit auf meist 4 kristalline Grundformen und die dabei auftretenden Bravaisgitter der Elemente nur wenige unterschiedliche Eigenschaften möglich.

Den passenden Werkstoff finden

Die Eigenschaftsvielfalt kann nur durch Mischen, also Legieren, der Elemente untereinander erhöht werden. Dabei entsteht die Problematik aus den verschiedenen Datenbanken mit Millionen gelisteten Werkstoffen den Werkstoff herauszufinden, der den Anforderungen der neuen Produkte genügen soll.

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Die Anforderungen werden immer komplexer und stehen zum Teil diametral zu einander. So sollen Produkte auf der einen Seite lange funktionieren, einfach und kostengünstig herstellbar sein, einen hohen Verkaufserlös erzielen und die Umwelt nicht belasten. Langlebige Produkte können aber nach vielen Jahren nicht mehr auf dem neuesten Stand sein und fördern auch keinen Neukauf und haben damit negative Bewertungen bei den Ökonomen.

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