Metal

„Elektrisch leitfähig“, „hochfest“, „magnetisch“, „Licht reflektierend“, „gieß- und umformbar“, „korrosionsbeständig“: Das Eigenschaftsspektrum metallischer Werkstoffe ist riesig. Metalle haben die zivilisatorische Entwicklung des Menschen durch alle Epochen begleitet. Erste Funde deuten auf die erstmalige Verwendung in Anatolien vor rund 12000 Jahren hin. Die Entdeckung der Vorteile bestimmter Werkstoffe und die Entwicklung von Techniken zu deren Gewinnung gaben ganzen geschichtlichen Zeiträumen einen Namen. „Kupfersteinzeit“, „Bronzezeit“, „Eisenzeit“ so die Verwendungshistorie der Metalle. In der Kupferzeit haben die Menschen zunächst in Vorderasien Verfahren zur Verhüttung von Kupfererzen entwickelt. 1500 Jahre später waren sie imstande, harte Bronzelegierungen, also Mischmetalle aus Kupfer und Zinn, zu erzeugen. Völker, die im 2. Jahrtausend vor Christus die Verarbeitung von Bronze beherrschten, konnten sich gegenüber denen durchsetzen, die noch auf primitive Waffen und Werkzeuge aus Stein oder Kupfer angewiesen waren. Gehärteter Stahl hat das beeindruckende Alter von 3000 Jahren. Die Römer bauten ihre Vormachtstellung im Mittelmeerraum auf Waffen aus Eisen auf, die wesentlich härter waren als die aus Bronze. So folgten die Machtkonstellationen in der Antike der Fertigkeit im Umgang mit den jeweils am weitesten entwickelten metallischen Werkstoffen. Die Verarbeitung von Gold war schon in Troja und bei den Kelten bekannt. Silber wurde von den Römern auf der iberischen Halbinsel abgebaut. Mit dem Untergang des Römischen Reiches gerieten auch einige Erkenntnisse zur Verarbeitung metallischer Werkstoffe in Vergessenheit. Erst im 14. Jahrhundert setzte der mittelalterliche Mensch die Verhüttung von Eisen in Holzkohlehochöfen ein. Mit der Erfindung der Kokshochöfen zur Stahlerzeugung und der Dampfmaschine nahm die industrielle Revolution des 18. und 19. Jahrhunderts ihren Anfang. Eisen und Stahl waren ihre prominentesten Werkstoffe.

Heute haben neben Metallen vor allem auch Kunststoffe und Keramiken eine große Bedeutung für technische Anwendungen. Produkte müssen in den hoch entwickelten Industrienationen kostengünstig herzustellen sein und auf den Anwendungsfall exakt eingestellt werden können. Vor diesem Hintergrund ist die Bedeutung von Kunststoffen in den letzten 50 Jahren enorm gestiegen. Durch die sich verschärfenden ökologischen Anforderungen werden immer häufiger Karosserieelemente im Fahr- und Flugzeugbau durch hochfeste, faserverstärkte Polymerwerkstoffe ersetzt. Der nächste Entwicklungsschub wird insbesondere im Bereich der Verbundmaterialien erwartet, da sich die heutigen komplexen Anforderungsprofile nur noch durch Kombination unterschiedlicher Materialien erreichen lassen. So wird an Metallverbünden mit einer ausgesprochen hohen Härte geforscht, die aber gleichzeitig wenig Gewicht aufweisen sollen. Außerdem sind hochtemperaturbeständige Metalllegierungen für die Luft- und Raumfahrttechnik besonders interessant. (...)