Herausforderungen (challenges) in der Werkstofftechnik ergeben sich aus der Diskrepanz zwischen geforderten Eigenschaften, verfügbaren Ressourcen und prozessbedingten Randbedingungen. Zentrale Triebkräfte sind Energie- und Mobilitätswende, Digitalisierung, Miniaturisierung sowie globale Nachhaltigkeitsziele.

Auf Werkstoffebene umfassen die Herausforderungen die simultane Optimierung konkurrierender Eigenschaften, etwa Festigkeit, Zähigkeit, Korrosions- und Kriechbeständigkeit bei gleichzeitiger Gewichtsreduktion. Hinzu kommen neue Betriebsumgebungen wie extreme Temperaturen, Strahlungsfelder oder chemisch aggressive Medien, die etablierte Werkstoffkonzepte an ihre Grenzen bringen.

Industrialisierungs-Hürden betreffen die Überführung vielversprechender Laborwerkstoffe in robuste, skalierbare und wirtschaftliche Herstellprozesse. Hier spielen Prozessfenster, Reproduzierbarkeit, Verfügbarkeit kritischer Legierungselemente sowie die Integration in bestehende Fertigungsketten (z. B. additive Fertigung, Hochdurchsatz-Prozessierung) eine zentrale Rolle.

Globale Herausforderungen wie Dekarbonisierung, Ressourceneffizienz und Kreislaufwirtschaft erfordern Werkstoffe mit reduziertem CO₂-Footprint, verbesserter Rezyklierbarkeit und geringerem Einsatz kritischer Rohstoffe. Dies bedingt neue Designstrategien (z. B. ICME, datengetriebenes Materials Design) und ganzheitliche Bewertungsmethoden über den gesamten Lebenszyklus.

In Summe sind "challenges" in der Werkstofftechnik mehrdimensional: Sie verbinden materialphysikalische Fragestellungen mit Prozess-, System- und Nachhaltigkeitsaspekten und erfordern interdisziplinäre Lösungsansätze.