Ingenieurwissenschaften

Die Watt-Dampfmaschine, eine wichtige Triebfeder für die industrielle Revolution, unterstreicht die Bedeutung der Technik in der modernen Geschichte. Dieses Modell steht im Hauptgebäude der ETSIIM der Polytechnischen Universität Madrid.

Als Ingenieurwissenschaften (auch Ingenieurwesen) werden diejenigen Wissenschaften bezeichnet, die sich in ihrem Bereich mit der Forschung und der technischen Entwicklung oder auch Konstruktion sowie der Produktionstechnik beschäftigen. Dabei werden naturwissenschaftliche Erkenntnisse meist anwendungsorientiert erforscht und praktisch angewendet.

Zur Abgrenzung von der allgemeinen Technologie, die sich mit den allgemeinen Prinzipien der Technik beschäftigt, nennt man die einzelnen technischen Disziplinen zuweilen auch spezielle Technologien.

Übersicht

Die klassischen Ingenieurwissenschaften sind das Bauingenieurwesen (einschließlich Vermessungswesen), der Maschinenbau und die Elektrotechnik. Historisch bedeutsam sind außerdem der Bergbau, das Hüttenwesen (Metallurgie) und das Markscheidewesen. Die Architektur vereint Elemente der Ingenieurwissenschaften mit jenen der bildenden Kunst. Hinzugezählt werden auch die jüngeren Studiengänge Energietechnik, Sicherheitstechnik, Haus- und Gebäudetechnik, das Chemieingenieurwesen, die Verfahrenstechnik, die Umwelttechnik sowie die Feinwerktechnik.

Es gibt Überschneidungen zwischen diesen Disziplinen, so dass die Übergänge fließend sind. Besonders deutlich wird dies bei der Physikalischen Technik.

Das Wirtschaftsingenieurwesen kombiniert Wirtschaftswissenschaften (Betriebswirtschaftslehre und Volkswirtschaftslehre), Rechtswissenschaften und eine oder mehrere Ingenieurwissenschaften in einem eigenen, interdisziplinären wissenschaftlichen Studium. Ähnliches gilt für den Studiengang des Patentingenieurwesens.

Strittig ist, ob die Informatik bzw. der Teilbereich Software Engineering bereits eine Ingenieurwissenschaft ist.

Selbstverständnis

Die Ingenieurwissenschaften sind angewandte Wissenschaften. Forschung wird meist in Bezug zu praktisch einsetzbarer Technik, Verfahren, Methoden, Anwendungen oder Geräten betrieben. Es wird auch Grundlagenforschung betrieben, aber der quantitativ größte Arbeitsbereich liegt in der praktischen Umsetzung naturwissenschaftlicher Erkenntnisse bei der Realisierung technischer Produkte oder Verfahren.

Grundlegend gewandelt hat sich die Ingenieurwissenschaft durch die Einführung der Computer. Während vorher mit langwierigen Berechnungen und Versuchen die konstruktiven Annahmen überprüft werden mussten bzw. Daten für die Konstruktion lieferten (etwa die Festigkeit eines Stahlträgers), so können heute immer mehr Versuche durch numerische Simulationen am Computer ersetzt werden. Durch das hierdurch bedingte bessere Verständnis technischer Zusammenhänge besteht die Tendenz, heutzutage weniger auf Abschätzungen und mehr auf Simulationen zu vertrauen. Hierdurch werden Anwendungen häufiger als früher näher an technische Grenzen ausgeführt, mit allen positiven (z. B. niedrigere Materialkosten, geringere Herstellungskosten, völlig neuartige Konzepte wie Leichtbau) und negativen (z. B. häufigeres Versagen von Bauteilen) Folgen.

Ausbildung

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Ingenieurwissenschaften werden in Deutschland an (technischen) Universitäten, Fachhochschulen sowie Berufsakademien gelehrt. Die Studiengänge schließen an Berufsakademien mit einem Diplom (BA), bzw. ab 2009 mit Bachelor of Engineering, an Fachhochschulen mit einem Bachelor, Diplom (FH) oder Master, an Universitäten / technischen Universitäten mit einem Bachelor, Diplom oder Master, in Österreich z. T. auch mit einem Magister, ab. Die akademischen Grade Bachelor und Master in entsprechend akkreditierten Studiengängen an Fachhochschulen, Universitäten oder technischen Hochschulen sind jeweils gleichgestellt; der erfolgreiche Masterabschluss an Fachhochschulen, technischen Hochschulen und Universitäten berechtigt zur Promotion.

Die Kultusministerkonferenz und die Innenministerkonferenz hatten 2002 beschlossen, die Masterabschlüsse von Universitäten und nach Akkreditierung auch von Fachhochschulen als Zugangsberechtigung für den höheren Dienst anzuerkennen. Aufgrund der Erfahrungen mit der Akkreditierung regte die Innenministerkonferenz an, auf die gesonderte Eignungsfeststellung zu verzichten und damit allen Masterabschlüssen den Zugang zum höheren Dienst zu gewähren. Nach Beschluss von Kultusministerkonferenz und Innenministerkonferenz trat am 1. Januar 2008 eine geänderte Vereinbarung in Kraft.

Der Master of Engineering (Meister im Ingenieurwesen) kann im Bereich der Ingenieurwissenschaften verliehen werden. Je nach inhaltlicher Ausrichtung des Studiengangs kann in den Ingenieurwissenschaften auch der Master of Science (Meister der Wissenschaften) verliehen werden. Masterstudiengänge sind nach den Profiltypen „stärker anwendungsorientiert“ (M.Eng.) und „stärker forschungsorientiert“ (M.Sc.) zu differenzieren und können entsprechend den unterschiedlichen Aufgaben der Hochschulen sowohl an Universitäten als auch an Fachhochschulen angeboten werden. Gleiches gilt für die entsprechenden Bachelorstudiengänge.

An den bis Anfang der 1970er Jahre üblichen Ingenieurschulen gab es den Ing. Grad., den graduierten Ingenieur als staatlichen Abschluss.

Im Jahre 2005 wurde die Studie „Indikatoren zur Ausbildung im Hochschulbereich“ veröffentlicht. Der zufolge gefährdet der Mangel an jungen Ingenieuren sogar den Technologiestandort Deutschland. Im Vergleich der OECD-Länder weise Deutschland in den letzten Jahren zwar einen starken Zuwachs in der Anfängerquote bei den Ingenieurwissenschaften auf, sie bleibe jedoch immer noch weit hinter dem Niveau anderer Länder zurück.

Die Fächergruppe Mathematik / Naturwissenschaften verzeichnete einen Zuwachs von mehr als 1000 Absolventen, ebenso stieg die Anzahl der Informatiker. Physiker und Chemiker liegen jedoch auf sehr niedrigem Niveau, was die Anzahl der Absolventen betrifft.

Als besonders problematisch wird die Situation in den Ingenieurwissenschaften beschrieben. Nur noch 18,1 % der Hochschulabsolventen verfügen über einen ingenieurwissenschaftlichen Studienabschluss. Die Zahl der Absolventen betrug im Jahre 2003 rund 33.000.

Die Berufschancen für Ingenieurwissenschaftler werden als „sehr günstig“ eingestuft. Ein Jahr nach dem Studienabschluss stehen der Expertise „Bericht zur technologischen Leistungsfähigkeit Deutschlands 2005“ zufolge mehr als 90 % der Ingenieure und Informatiker in einem regulären Erwerbsverhältnis.

Es wird demnach ausdrücklich empfohlen, bei jungen Menschen das Interesse für die Aufnahme eines Studiums in den für die technologische Leistungsfähigkeit Deutschlands wichtigen Bereichen zu wecken und insbesondere Frauen für die technischen Berufe zu mobilisieren.

Grundlagenfächer, auf denen die Ingenieurwissenschaften aufbauen, sind die Mathematik und die Physik, insbesondere deren Teilbereiche Mechanik, Thermodynamik und Elektrodynamik, aber auch die Chemie (z. B. im Werkstoff- und Baustoffbereich) oder die Geologie (im Bereich des Bauingenieurwesens). Zu diesen Grundlagenfächern gesellen sich methodenorientierte Grundlagenfächer wie beispielsweise die Konstruktionslehre, sowie ergänzende Grundlagen aus der Betriebswirtschaft und Informatik. Orientiert am Stand von Wissenschaft und Technik im 21. Jahrhundert und den Lehrplänen der technischen Universitäten und Fachhochschulen können die Grundlagen der Ingenieurwissenschaften wie folgt gegliedert werden (Quelle: HÜTTE – Das Ingenieurwissen, Springer 2007):

• Mathematisch-naturwissenschaftliche Grundlagen (Mathematik und Statistik, Physik, Chemie)
• Technologische Grundlagen (Werkstoffe, Technische Mechanik, Technische Thermodynamik, Elektrotechnik, Messtechnik, Regelungs- und Steuerungstechnik, Technische Informatik)
• Grundlagen für Produkte und Dienstleistungen (Entwicklung und Konstruktion, Produktion)
• Ökonomisch-rechtliche Grundlagen (Betriebswirtschaft, Management, Normung, Recht, Patente)

Im Jahr 2012 gab es in Deutschland 77.775 Absolventen in der Fächergruppe Ingenieurwissenschaften an Hochschulen in Deutschland, davon schlossen 41.296 Absolventen ihr Studium mit einem Bachelor- und 13.606 mit einem Masterabschluss ab.

Fächerkanon

Auf den genannten Grundlagen setzen die eigentlichen Ingenieurwissenschaften auf, die im Folgenden dargestellt werden. In den Grenzbereichen zwischen den Arbeitsgebieten etablieren sich häufig eigenständige Fächer (zum Beispiel die Mechatronik), welche mit der Zeit auch zu eigenen Fächern auswachsen können. Diese evolutionäre Entwicklung der Ingenieursfächer spiegelt damit auch immer den technischen Fortschritt wider.

• Bauingenieurwesen
  • Grundlagenfächer: Statik, Mechanik, Physik, Mathematik, Tragwerkslehre, Festigkeitslehre, Baustoffkunde, technisches Zeichnen, Vermessungskunde.
  • Fachrichtungen: Baubetrieb, Geotechnik, Hochbau, Holztechnik, Simulationsmethoden, Straßenbau, Technische Gebäudeausrüstung, Tiefbau, Verkehrswesen, Versorgungstechnik, Wasserbau

• Bioingenieurwesen, Chemieingenieurwesen und Verfahrenstechnik
  • Grundlagenfächer: Mathematik, Chemie, Physik, Physikalische Chemie, Technische Mechanik und Festigkeitslehre, Werkstoffkunde, Thermodynamik, Strömungslehre, Konstruktionslehre, Regelungstechnik, Messtechnik gelegentlich auch Biochemie, Mikrobiologie und Genetik / Gentechnik

• Elektrotechnik
  • Grundlagenfächer: Mathematik, Physik, Chemie, Informatik
  • Kernfächer: Bauelemente, Schaltungstheorie, Systemtheorie, Theorie der Felder und Wellen, Konstruktionslehre
  • Fachrichtungen: Automatisierungstechnik, Elektronik, Energietechnik und Nachrichtentechnik

• Maschinenbau
  • Grundlagenfächer: Mathematik, Physik, Technische Mechanik, Werkstoffkunde, Thermodynamik, Strömungslehre, Konstruktionslehre, Regelungstechnik (einschließlich Steuerungstechnik), Messtechnik, elektronische Datenverarbeitung, Elektrotechnik, technisches Zeichnen.
  • Kernfächer: Maschinenelemente, Maschinendynamik, Fluidenergiemaschinen, Wärmekraftmaschinen (speziell Strömungsmaschinen und Kolbenmaschinen), Verfahrenstechnik und Apparatebau.
  • Fachrichtungen: Anlagenbau, Energietechnik, Fahrzeugtechnik, Fertigungstechnik, Fördertechnik, Kunststofftechnik, Luft- und Raumfahrttechnik, Maschinenbauinformatik, Mechatronik, Schiffbau, Schiffstechnik, Schweißtechnik und Umwelttechnik

• Sonstige Bereiche des Ingenieurwesen: Agrarwissenschaft, Agrartechnik, Architektur, Bergbau, Computational Engineering, Computer-aided design, Feinwerktechnik, Gartenbau, Geodäsie, Informationssystemtechnik, Innenarchitektur, Kartographie, Landschaftsarchitektur, Metallurgie, Medizintechnik, Militärtechnik, Physikalische Technik, Raumplanung, Stadtplanung, Systemtechnik, Umweltplanung, Verkehrsingenieurwesen, Verkehrsplanung, Verkehrswissenschaften, Vermessungswesen, Werkstoffkunde und Werkstoffwissenschaft

Literatur

• W. Beitz, K.-H. Küttner (Hrsg.): Dubbel. Taschenbuch für den Maschinenbau. 21. Auflage. Springer, Berlin u. A. 2005, ISBN 3-540-22142-5
• Horst Czichos, Manfred Hennecke (Hrsg.): Hütte − Das Ingenieurwissen. 33. Auflage. Springer, Berlin u. A. 2007, ISBN 978-3-540-71851-2

Weblinks

Wiktionary: Ingenieurwissenschaft – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

• Verein Deutscher Ingenieure (VDI)
• Verband Österreichischer Ingenieure