12. Werkstoff und Fertigung

Werkstoffeigenschaften ermitteln wir an Proben, die wir Halbzeugen oder Bauteilen entnehmen. Ein Halbzeug wird in einem Fertigungsprozess zum Bauteil oder Produkt weiterverarbeitet, wie zum Beispiel ein Blech, das in einem Tiefziehprozess zu einer Fahrzeugtür geformt wird (Umformen). Es gibt auch Fälle, wo Bauteile endkonturnah gefertigt werden, wie zum Beispiel im Vakuumfeinguss hergestellte Turbinenschaufeln (Urformen). Die Form von Halbzeugen ist in der Regel genormt und ihre Herstellung ist an bestimmte Prozessparameter gebunden. Ein Werkstoff muss zwei Bedingungen erfüllen. Er muss zu konkurrenzfähigen Kosten in eine vom Konstrukteur gewünschte Form gebracht werden können und im Gebrauch die erforderlichen Eigenschaften aufweisen. In diesem Kapitel führen wir die Begriffe Halbzeug und Bauteil ein und überlegen uns, dass für die Herstellung eines Bauteils immer mehrere Fertigungsschritte erforderlich sind. Wir lernen verschiedene Urformprozesse kennen, zu denen das Sintern (Pulvertechnologie), das Gießen (Schmelztechnologie) und das Aufdampfen gehören. Wir besprechen mehrere Gießprozesse und lernen auch die Herstellung von Halbleiterbauelementen kennen. Dann beschäftigen wir uns mit technisch wichtigen Umformprozessen wie dem Freiformschmieden, dem Gesenkschmieden und dem Walzen. Am Beispiel des Walzprozesses machen wir uns klar, dass wir die Mikrostruktur des Werkstoffs beim Umformen verändern. Kunststoffe können in einer Spritzmaschine durch erzwungenes viskoses Fließen einfach in bestimmte Formen gebracht werden. Schließlich stellen Trennen, Fügen und verschiedene Arten von Nachbehandlungen wichtige Herstellungsschritte dar. Zur Werkstoffkunde gehört das Wissen über die Herstellung von Werkstoffen. In der Werkstofftechnik muss man Herstellungsverfahren kennen, ihre Möglichkeiten ausnutzen und ihre Grenzen berücksichtigen. Die Werkstoffwissenschaft hilft beim Verständnis der Strukturbildungsprozesse, die mit der Herstellung von Werkstoffen verbunden sind.