Vorwort
Im Gegensatz zu früheren Phasen der Industrialisierung beherrscht heute kein einzelner Werkstoff oder keine einzelne Werkstoffklasse die technische Entwicklung. Gerade in den Kombinations- und Variationsmöglichkeiten der Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde besteht ein enormes Zukunftspotenzial mit einer großen Hebelwirkung auf zukünftige Innovationen. So gehen aktuelle Studien davon aus, dass rund 70 Prozent aller technischen Innovationen direkt oder indirekt von Werkstoffen abhängen. Die wichtigsten werkstoffbasierten Branchen in Deutschland erzielen derzeit einen jährlichen Umsatz von nahezu einer Billion Euro.
Vor dem Hintergrund hoher Rohstoffpreise und knapper werdender Ressourcen gewinnen Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbundsysteme daher immer mehr an Bedeutung. Es besteht generell ein zunehmender Bedarf an leichten, verschleißarmen, temperatur- und korrosionsbeständigen Polymeren, Metallen und Keramiken. Durch die Kombination von teilweise gegensätzlichen Eigenschaften der einzelnen Komponenten können Verbundsysteme völlig neue Eigenschaftsprofile aufweisen und zusätzliche Anforderungen erfüllen.
Dabei kommt der Gestaltung der Grenzfläche zwischen den einzelnen Komponenten eine entscheidende Bedeutung zu. Während zum Beispiel in polymeren Faserverbundwerkstoffen die Bindungskräfte zur Erzielung maximaler Verstärkungseffekte hoch sein sollten, wird in keramischen Verbundwerkstoffen das Interface möglichst schwach eingestellt, um hohe Duktilisierungseffekte zu erzielen. In metallischen Verbundwerkstoffen muss die Reaktivität zwischen Verstärkungskomponente und Matrix durch eine kompatible Faserbeschichtung reduziert werden, während in Biomaterialien wiederum die Wechselwirkung mit komplexen biologischen Systemen wie Zellen und Organismen im Vordergrund steht.
Die Entwicklung von Bauteilen und Strukturkomponenten aus Verbundwerkstoffen ist folglich eine ausgeprägt interdisziplinäre und stoffklassenübergreifende Aufgabe und umfasst alle Aspekte des modernen Werkstoff-Engineerings von der materialgerechten Auslegung und Berechnung über kostengünstige Fertigungsverfahren unter Einbeziehung von Verbindungs- und Beschichtungstechniken bis hin zu Lebensdaueranalysen unter Anwendung von zerstörungsfreien Prüfverfahren.
Trotz der Tatsache, dass alle Industriezweige in direkter oder indirekter Form auf Werkstoffe angewiesen sind, spielen diese in der öffentlichen Wahrnehmung meist eine untergeordnete Rolle. Zwar stehen Werkstoffe am Anfang nahezu aller Güter und Produkte des täglichen Gebrauchs, ihr Innovationspotenzial wird jedoch oft verkannt. Dies hängt auch mit der langen Zeitdauer zusammen, die zwischen der Entwicklung neuer Werkstoffe und ihrer Umsetzung in Produkte vergeht.
Folglich ist es umso erfreulicher, dass Verbundwerkstoffe auf eine über dreißigjährige Tradition einer eigenständigen Tagung zurückblicken können, die die kontinuierliche Entwicklung dieser Werkstoffklasse aufzeigt. Verbundwerkstoffe weisen seit Jahren ein überdurchschnittliches Wachstum auf, wobei Deutschland weltweit zu den führenden Composite-Standorten zählt.
Das nunmehr 17. Symposium "Verbundwerkstoffe und Werkstoffverbunde" wurde vom 1. bis 3. April 2009 an der Universität Bayreuth durchgeführt. Die mehr als 120 Beiträge belegen eindrucksvoll die Aktualität dieses Themas und das wissenschaftliche und industrielle Interesse an den laufenden Entwicklungen.
Schwerpunkte der Tagung bildeten Verbundwerkstoffe mit keramischer, metallischer und polymerer Matrix sowie Biomaterialien. Die neuesten Entwicklungen auf diesen Gebieten wurden in Fachvorträgen und Posterbeiträgen in insgesamt 19 Sessions vorgestellt. Dieser Tagungsband enthält die weit überwiegende Anzahl dieser Beiträge und stellt damit einen Querschnitt der aktuellen Forschungsergebnisse zu diesem Thema dar.
Ich danke den Autoren für die termingetreue Einreichung der Manuskripte. Den Koordinatoren des Review-Prozesses, Professor Aldo Boccaccini, Professor Hans-Peter Degischer, Dr. Thomas Hipke, Professor Lothar Kroll, Professor Gunter Leonhardt, Professor Thomas Scheibel und Professor Bernhard Wielage sowie den Gutachtern danke ich ganz herzlich für ihr großes Engagement und ihre Kooperationsbereitschaft.
Mein besonderer Dank gilt Frau Jelitschek vom Lehrstuhl Keramische Werkstoffe der Universität Bayreuth und Frau von der Bey von der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde sowie dem Verlag Wiley-VCH für die angenehme Zusammenarbeit und für ihren außergewöhnlichen Einsatz, der das Erscheinen dieses Tagungsbandes erst möglich machte.
Bayreuth, April 2009
Walter Krenkel