Umweltaspekte und Umweltbeanspruchung von Werkstoffen

Umweltaspekte in der Werkstofftechnik umfassen alle äußeren Einflüsse, die während Herstellung, Nutzung, Recycling und Entsorgung auf einen Werkstoff einwirken oder von ihm ausgehen. Zentrale Dimensionen sind dabei (i) die umgebungsbedingte Beanspruchung des Werkstoffs und (ii) seine Umweltwirkung im Lebenszyklus.

Unter environmentals werden in der Regel die Umgebungsparameter zusammengefasst, die das Werkstoffverhalten steuern: Temperatur, Feuchte, chemische Medien (z.B. Chloride, Säuren, Laugen), Strahlung (UV, ionisierend), mechanische Lastkollektive sowie biologische Aktivität. Diese führen zu Prozessen wie Korrosion, Oxidation, Spannungsrisskorrosion, Hydrolyse, Ermüdung bei korrosiver Umgebung oder Strahlenschädigung von Polymeren und Keramiken.

Parallel werden Umweltaspekte im Sinne der Lebenszyklusanalyse betrachtet: Ressourcen- und Energiebedarf der Herstellung, Emissionen (z.B. CO₂, VOC), Toxizität freigesetzter Bestandteile, Rezyklierbarkeit und Persistenz im Umfeld. Für moderne Werkstoffentwicklungen (z.B. Leichtbaulegierungen, faserverstärkte Polymere, Funktionskeramiken) ist die simultane Optimierung von Leistungsfähigkeit unter Umweltbeanspruchung und ökologischer Bilanz essenziell.

Methodisch verknüpft man experimentelle Expositionsversuche (z.B. Salzsprühnebel, Klimakammern, Freibewitterung), mikroskopische und spektroskopische Analytik mit numerischen Degradations- und Lebensdauermodellen. Ziel ist die vorhersagbare Langzeitbeständigkeit unter realistischen Umweltbedingungen bei gleichzeitiger Minimierung negativer Umweltauswirkungen.

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