Begriffe von Materialien – Hilfsstoffe und Werkstoffe

Eine Anwendung der anorganischen Chemie führt in den Bereich “Werkstoffe” bzw. “Werkstoffkunde”. Wie im einleitenden Kapitel bereits erwähnt wurde, ist eine allgemein gültige Definition des Begriffes “Werkstoff” nicht vorhanden, was ähnlich ist zu dem Begriff “Kunststoff”. Nun gibt es doch im Bereich “Werkstoffe” einige Fachbegriffe in Zusammenhang mit Materialien, die im folgenden Kapitel näher betrachtet werden:

Begriffe in Zusammenhang mit Werkstoffen

Die Begriffe “Rohstoffe”, “Hilfsstoffe” und “Werkstoffe” werden nun im folgenden Kapitel erläutert, wie bereits erwähnt, stammen diese Begriffe eher aus dem Bereich des Wirtschaftsingenieurwesens. Technisch ist es schwierig, diese Begriffe exakt zu charakterisieren, wie sich an einem Beispiel zeigen lässt:

Die Einteilung eines Materials in Werkstoff oder Hilfsstoff ist, hängt von der Stellung des Materials zum Fertigprodukt ab. So ist ist beispielsweise Ethin beim Schweißen ein Hilfsstoff (Energie bzw. Wärmlieferant), als Ausgangsprodukt für die Herstellung von Kunststoffen jedoch ein Werkstoff. Dieses Beispiel zeigt bereits die Schwierigkeit, Hilfs- und Werkstoffe zu unterscheiden.

Rohstoffe:
Der Begriff “Rohstoff” ist relativ einfach zu klassifizieren, Rohstoffe sind gewonnene Naturstoffe um sie anschließend für eine Anwendung nutzbar zu machen. Hierbei werden zwei verschiedene Arten von Rohstoffen unterschieden:

• Primärrohstoffe sind Naturstoffe, die durch Gewinnung/Förderung aus natürlichen Lagerstätten gewonnen werden (z.B. Erdöl, Erze, Holz).
• Sekundärrohstoffe sind Rohstoffe, die durch Aufarbeitung (Recycling) aus entsorgten Materialen gewonnen werden.

Hilfsstoffe und Werkstoffe:
Sowohl Rohstoffe als auch Hilfsstoffe (z.B. Treibstoffe zur Energieerzeugung) werden zur Verarbeitung eines Rohstoffes zu einem Endprodukt benötigt. Unterscheidung zwischen Hilfsstoff und Werkstoff

• Werkstoffe entstehen durch Verarbeitung der Rohstoffe zu solchen Produkten, in denen der Werkstoff eingegangen ist (z.B. Ethanol lässt sich aus Wasser und Ethen gewinnen:  C2H4 + H20 -> C2H5OH).
• Hilfsstoffe sind in der Regel erforderlich, um Werkstoffe und Fertigprodukte aus Rohstoffen zu gewinnen. Hilfsstoffe gehen allerdings nicht in das Fertigprodukt ein.

Entwicklung vom Naturstoff zum Fertigprodukt

Ausgehend von Naturstoffen (Naturstoffe entstehen ohne menschliche Einflüsse in der Natur, z.B. Erdölvorkommen und Erzlagerstätten) erhält man durch maschinelle Arbeit (z.B. Förderung) in Rohstoffe (z.B. gefördertes Erdöl). Diese Rohstoffe werden in Produktionsprozessen zu Werkstoffen (z.B. Stahl) umgewandelt, wobei in der Regel Hilfsstoffe wie Schmierstoffe oder Treibstoffe (in Maschinen) benötigt werden. Aus einzelnen Werkstoffen lassen sich (ebenfalls mit Hilfsstoffen) Fertigprodukte erzeugen.

Begriffe von Materialien – Hilfsstoffe und Werkstoffe – Testfragen/-aufgaben

1. Was sind im Allgemeinen Materialien?

Materialien sind Substanzen oder **Mischungen** aus Substanzen, die zur Herstellung von Produkten oder zur Durchführung von Arbeiten verwendet werden. Sie können in ihren Formen, **Zusammensetzungen**, Eigenschaften und Funktionen variieren.

2. Wie unterscheiden sich Hilfsstoffe von Werkstoffen?

**Hilfsstoffe** sind Materialien, die während der Produktion verwendet werden, aber nicht unbedingt in das Endprodukt einfließen. Sie helfen dabei, den Produktionsprozess zu erleichtern. Im Gegensatz dazu sind **Werkstoffe** Materialien, die tatsächlich in das Endprodukt einfließen und seine Eigenschaften bestimmen.

3. Nennen Sie drei Beispiele für Hilfsstoffe in einem Produktionsprozess.

Beispiele für **Hilfsstoffe** können sein: Reinigungsflüssigkeiten, Schmiermittel und Kühlmittel.

4. Geben Sie drei Beispiele für Werkstoffe in einem Produktionsprozess.

Beispiele für **Werkstoffe** können sein: Metalle, Kunststoffe und Holz.

5. Was sind die allgemeinen Eigenschaften, durch die Materialien klassifiziert werden können?

Materialien können durch verschiedene Eigenschaften klassifiziert werden, einschließlich ihrer **physikalischen** und **chemischen** Eigenschaften, ihrer Form und Größe sowie ihrer Funktion und Verwendung im Produkt.

6. Was versteht man unter dem Begriff “Mischung” im Zusammenhang mit Materialien?

Unter einer “Mischung” versteht man die Kombination von zwei oder mehr **unterschiedlichen Materialien**, die physisch und nicht chemisch zusammengesetzt sind.

7. Was sind die grundlegenden Unterschiede zwischen Metallen und Kunststoffen als Werkstoffe?

**Metalle** sind im Allgemeinen härter, stärker und leitfähiger als Kunststoffe. Sie neigen dazu, bei hohen Temperaturen zu schmelzen. **Kunststoffe** hingegen sind leichter, flexibler und widerstandsfähiger gegen Korrosion, aber sie haben nicht die gleiche Festigkeit oder Leitfähigkeit wie Metalle.

8. Was sind die Vor- und Nachteile der Verwendung von Hilfsstoffen?

Der Hauptvorteil der Verwendung von **Hilfsstoffen** besteht darin, dass sie den Produktionsprozess erleichtern und effizienter machen. Zu ihren Nachteilen gehört jedoch, dass sie oft eine Quelle von Abfall und möglicher Umweltverschmutzung sein können.

9. Warum sind die physikalischen und chemischen Eigenschaften von Materialien wichtig?

Die **physikalischen und chemischen** Eigenschaften von Materialien sind wichtig, weil sie bestimmen, wie die Materialien in verschiedenen Anwendungen und unter verschiedenen Bedingungen reagieren und funktionieren.

10. Wie wird die Wahl des Werkstoffs durch das Endprodukt beeinflusst?

Die Auswahl des **Werkstoffs** wird stark durch die gewünschten Eigenschaften und Funktionen des Endprodukts beeinflusst, inklusive dessen Stärke, Haltbarkeit, Gewicht, Aussehen und Kosten.