Die Materialwissenschaft verbindet Chemie, Physik und Ingenieurwissenschaften zu einem interdisziplinären Feld, das sich mit Aufbau, Eigenschaften und Herstellung von Werkstoffen beschäftigt. Ziel ist es, Stoffe auf atomarer und molekularer Ebene zu verstehen – durch Analysen ihrer Zusammensetzung, Struktur sowie thermodynamischer und kinetischer Eigenschaften. Methoden wie Phasendiagramme und Diffusionsuntersuchungen helfen, Zustandsübergänge und Wechselwirkungen zu erfassen.

Dieses Wissen ermöglicht gezielte Materialentwicklungen, etwa für Mikroelektronik oder Hochleistungstechnologien. So schlägt die Disziplin eine Brücke zwischen Grundlagenforschung und Anwendung – ein zentrales Merkmal für Hochschulen angewandter Wissenschaften.

Ein Schlüsselfaktor ist die Zeit: Diffusions- und Reaktionsprozesse verlaufen oft langsam, ihre Effekte sind jedoch entscheidend für Stabilität und Leistungsfähigkeit von Materialien. Durch gezielte Temperaturerhöhung lassen sich Alterungsprozesse beschleunigt simulieren – ein wichtiger Beitrag zur effizienten Serienfertigung.

Materialinnovation und Nachhaltigkeit

Technologischer Fortschritt bringt ökologische Verantwortung mit sich. Seyring und Knechtel arbeiten daher im Projekt „MatInWLP“ (Material-Innovationen im Wafer-Level-Packaging) an einer nachhaltigen Weiterentwicklung der Mikrochipproduktion. Ziel ist es, elektronische Bauteile direkt auf dem Wafer – der Trägerscheibe aus Silizium – aufzubauen, statt sie in vielen Einzelschritten weltweit montieren zu müssen.

Dieses Wafer-Level-Packaging (WLP) reduziert Transportwege, Materialverbrauch und ökologische Belastungen erheblich. Zugleich eröffnet es neue Möglichkeiten durch den Einsatz von 3D-Druckverfahren. Das Projekt, gefördert von der Carl-Zeiss-Stiftung im Schwerpunktthema Ressourceneffizienz, läuft bis 2027 und wird mit 1 Million Euro unterstützt. Es bündelt technologische, ökonomische und ökologische Ambitionen – mit dem Ziel, die Produktion von Mikrochips effizienter, nachhaltiger und ressourcenschonender zu gestalten.

Fazit

Die Materialwissenschaft zeigt, dass alles in Bewegung ist – auch im scheinbar Starren. Vom atomaren Gitter bis zur globalen Lieferkette offenbart sich ein Netz aus Beziehungen, Veränderungen und Wechselwirkungen. „Panta rhei“ wird so zur Formel einer Disziplin, die Wandel nicht nur beschreibt, sondern aktiv gestaltet – für eine technologische Zukunft, die das Fließen der Materialien mit dem Fließen der Ideen verbindet.

Faktoren der Bindung

Was hält Mitarbeiter:innen an ihren Arbeitsstellen? Ein Faktor der Bindung lässt sich mit „commitment“ umschreiben, das begrifflich zwischen Verpflichtung, Hingabe und Engagement schwankt und aus verschiedenen Komponenten besteht: Im affektiven Commitment, das in der Studie im Fokus stand, geht es um eine gefühlte Bindung an das Unternehmen und den Job. Demgegenüber zielt das normative Commitment auf eine wahr genommene Verpflichtung gegenüber dem Unternehmen. Und schließlich hebt das kalkulatorische Commitment auf eine vergleichsweise oberflächliche Bindung qua rationaler Erwägungen ab.

Die Frage der Studie ist nun, wie und ob die Bindungseffekte des affektiven Commitments mit der Einbettung in den Job und dem psychologischen Vertragsbruch zusammenhängen respektive sich positiv oder negativ auf die Mitarbeiterbindung auswirken. Um dies zu klären, wurde eine Online-Befragung von über fünfhundert Teilnehmenden vorgenommen und ausgewertet.

Einbettung und psychologische Verträge

Die Einbettung besteht nicht nur selbst aus verschiedenen Aspekten, es ist zudem wichtig, zwischen den Sphären des Beruflichen und des Privaten zu trennen. Die Verbindungen sind der erste Aspekt: Sie beziehen sich auf das soziale Umfeld und die Aktivitäten, also neben dem Kreis der Kolleg:innen und den Führungskräften auch kollektive Teambuildingmaßnahmen auf der einen Seite, und das familiäre Umfeld sowie die Freundes- und Bekanntenkreise und die Freizeitaktivitäten auf der anderen Seite. Die Passung als zweiter Aspekt zielt auf die Kompatibilität zwischen dem Individuum mit seinen Kenntnissen, Talenten und seiner Biografie und dem Anforderungsprofil des Jobs: Ein Mangel dieses Faktors könnte zu einer Über- oder Unterforderung bzw. zu Frustrationserfahrungen führen. Auf der anderen Seit fällt hier die Work-Life-Balance ins Gewicht. Die dritte Komponente ist der Verzicht und meint die Vorzüge, die bei einem Jobwechsel seitens des Beschäftigten aufzugeben wären. Neben der Vergütung sind dies unter anderem Home-Office-Regelungen, Job-Tickets, betriebliche Rentenversicherungen oder Möglichkeiten der Kinderbetreuung.

Der dritte Faktor ist der psychologische Vertragsbruch: Der psychologische Vertrag lässt sich als eine gegen seitige Erwartungshaltung verstehen, die durch verschiedene Situationen und Akteure geprägt werden kann. Von Seiten der Beschäftigten kann dies bereits durch die Selbstpräsentation des Unternehmens im Internet geschehen, durch Bewerbungsgespräche oder auch den Onboarding-Prozess. So entsteht eine Erwartungshaltung des oder der Beschäftigten gegenüber der Organisation, seien es monetäre Versprechungen, die Ausrichtung der Arbeitsstelle, Weiterbildungen oder andere Dinge. Die Folgen des Vertragsbruchs sind Enttäuschung und Demotivation. Gerade weil dieser Vertrag nicht kodifiziert ist, fällt es in den Aufgabenbereich der Führungskräfte, auf Signale seiner Nichteinhaltung seitens der Beschäftigten zu achten.

Befragung und Auswertung

Die Autorinnen gingen den Fragen der Mitarbeiterbindung über eine Online Befragung Anfang 2024 nach, die sie über Karrierenetzwerke und eine Hochschule für das berufsbegleitende Studium verbreiteten. Im Ergebnis der Studie kann resümiert werden, dass zwischen den angesprochenen Variablen ein direkter, starker statistischer Zusammenhang festgestellt werden konnte. Eine These der Studie war, dass die Einbettung das affektive Commitment stärkt, was wiederum zu einer höheren Mitarbeiterbindung führt: Auch wenn sich diese Annahme bestätigt fand, wurde gleichzeitig eine vom Commitment unabhängige Beziehung der Einbettung und der Mitarbeiterbindung festgestellt. Hier würde sich folglich eine Förderung lohnen.

Empfundene psychologische Vertragsbrüche verringern die Bindungswirkung der anderen Aspekte. Dabei sind Vertragsbrüche keine Seltenheit: Ungefähr ein Viertel der befragten Personen konnte ein oder mehrere Beispiele nennen, wobei sich die meisten ungehaltenen Versprechen auf die Personalentwicklung und das Gehalt bezogen.

Mitarbeiter:innen binden

Im Resultat können Unternehmen, denen an der Mitarbeiterbindung aus guten Gründen gelegen sein sollte, nun auf Stellschrauben zurückgreifen. Neben klassischen Teambuildingmaßnahmen kann die Passung des Jobs beständig optimiert werden. Wichtig ist es bei diesen Maßnahmen, auf die individuellen Bedürfnisse der Beschäftigten zu achten und die Passung der privaten und der beruflichen Sphäre mitzudenken. Daneben sollten Unternehmen und speziell die Führungskräfte und die Verantwortlichen im Personalbereich eine Sensibilität gegenüber dem psychologischen Vertrag ausbilden: Hierbei sind neben den expliziten Aussagen eben auch die impliziten Gehalte wichtig.

Der Artikel wird im April 2025 in der Zeitschrift Führung + Organisation (zfo) erscheinen. Die Studie konnten die Wissenschaftlerinnen auch bei der 28. Fachtagung der Gesellschaft für angewandte Wirtschaftspsychologie (GWPs) Anfang des Jahres in Hamm vorstellen.

Mit dieser Entwicklung erlangt der Forschungsbereich der Data Analytics immer mehr an Bedeutung. Hierbei geht es um Werkzeuge, Technologien und Methoden, mit deren Hilfe Wissen, Muster und Verläufe aus Daten ermittelt werden können. Neben der eigentlichen analytischen Auswertung ist die Sicherung der Qualität der Datensätze und eine effiziente Archivverwaltung für die weiteren Schritte elementar.

Können elektrische Schafe halluzinieren?

Mit der Verbreitung KI-gestützter Technologien wurden Themen der Data Analytics bekannt: Infrage steht, ob zum Beispiel Chat GPT lügen kann. Bei manchen Anfragen kam es zu Ausgaben, die schlicht falsch waren, wie der Anzahl bestimmter Buchstaben in einem Wort. Dieses Phänomen wurde als Halluzination beschrieben und erhielt einige Aufmerksamkeit: Die Ermittlung der Ursache der Fehlausgabe hatte das Problem der Komplexität des Programms, aber nicht nur der Architektur der künstlichen Intelligenz mit seinen Legionen an Knotenpunkten und Schichten, sondern auch in Hinsicht der Datensätze und deren komplexer Verwaltung. Letzterer Aspekt zielt auf die Archivstrukturen und den Umgang mit den riesigen Datenbanken, die großen Sprachmodellen wie Chat GPT für den Trainingsprozess zugrunde liegen.

Neben der Frage, warum diese Fehler überhaupt auftreten, ist offen, zu welchem Zeitpunkt sie entstehen. Die Programme sind selbstredend nicht zur Ausgabe falscher Antworten angehalten, gleich wohl verlangt der Umgang mit der natürlichen Sprache und manchen Anwendungsfällen eine gewisse Kreativität. Zum Beispiel muss das Modell bei dem Wunsch, den dritten Akt von Romeo und Julia in der Sprache modernen Ostküsten-Hip Hops zu reformulieren, selbst „kreativ“ werden. Die Anstrengungen, die Zahl der Halluzinationen zu minimieren, verdeutlicht die Relevanz der Datensatzaufbereitung, -verwertung und -reinigung. An diesen Aufgaben und offenen Fragen, wie komplexe Technologien mit einem Gros an Datensätzen interagieren, setzt Data Analytics an.

Was ist Data Analytics?

Data Analytics befasst sich mit der Analyse von Daten und deren Auswertung zu unterschiedlichen Zwecken. Sie ist ein multidisziplinäres Forschungsfeld zwischen Informatik, Mathematik und Statistik sowie weiterer Bereiche, die produktiv verknüpft werden. Generell lässt sich die Data Analytics in vier Ansätze unterteilen, die wir hier nur aufzählen: Es gibt deskriptive, diagnostische, prädiktive und präskriptive Varianten. Die Ansätze verfolgen nicht nur verschiedene Ziele, sie gehen auch anders mit den Daten um und haben differenzierte Ansprüche an das Datenmaterial.

Gemäß dem Motto des Tages „Der Mensch steht im Mittelpunkt“ ging es um die Bedürfnisse von Menschen, die ein antreibender Motor der Innovationskraft des Maschinen- und Werkzeugbaus in seinen verschiedenen Facetten sind. Die weitere Erhöhung des Lebensstandards zählt hier ebenso wie Produkte ökologischer sowie kostengünstig und daher allgemein verfügbar anzubieten. Um diese Ziele zu erreichen, können Instrumente wie die Künstliche Intelligenz helfen.

Innovationen, Rezyklate und ökologische Potenziale des Schäumens

Die thematische Ausrichtung der Treffpunkte wechselt mit dem Ort der Veranstaltung, und in Schmalkalden steht traditionellerweise der Spritzguss im Fokus. In den Vorträgen des Tages wurden unterschiedliche Aspekte der Nachhaltigkeit verhandelt: Die Frage war unter anderem, wie wir Rezyklate optimal nutzen, Kreisläufe schließen oder den Energiebedarf gemäß ökologischer Imperative decken können. Hier können wir nur einige Aspekte vertiefen: Wer mehr von den Inhalten erfahren will, sei auf den Link auf den Forschungsblog der HSM unter dem Artikel verwiesen.

Den Anfang machte Frank Schockemöhle von dem Unternehmen Pöppelmann, der sich mit dem Thema „Reduzierung der Treibhausgasemission durch Einsatz von Rezyklaten“ befasste. Das Familienunternehmen aus Lohne hat eine nachhaltige Kreislaufwirtschaft ihrer Produktion und Produkte ins Visier genommen und eine mehrstufige Strategie zur Umsetzung konzipiert. Es versteht sich von selbst, dass der Lebenszyklus von Kunststoffen maximiert werden sollte, werden diese Materialien doch in aufwändigen Verfahren gewonnen. Ein Ansatz ist dabei, Kunststoffe zu recyceln und wieder in den Kreislauf zu überführen, wobei auch die EU den Unternehmen aufgibt, entsprechende Mengen an postconsumer-Material, das in anderen Worten schon einmal genutzt wurde, einzubringen. Probleme sind dabei der Aufwand der Aufbereitung und die eingeschränkten Möglichkeiten der Wiederverwendung. Diese wird umso aufwändiger, je mehr Materialien, also unterschiedliche Kunststoffe oder andere Materialien, wie Papier und Metall, Verwendung finden. Etiketten oder die Aluminiumdeckel bei Joghurtbechern sind bekannte Beispiele. Die Recyclingfähigkeit ist mithin bereits beim Produkt- und Produktionsdesign zu bedenken.

Dr. David Welling von der Aachener Werkzeugbau Akademie (WBA) skizzierte anschließend die Möglichkeiten und die Herausforderungen eines öko-effektiven Werkzeugbaus, in dem sich die Spannungen von Ökologie und Ökonomie produktiv aufheben. Einen Einblick in die aktuellen Entwicklungen beim Karosseriebau bei BMW Landshut gaben Klaus Sammer, Leiter Werkzeugbau, Instandhaltung und Vorentwicklung der Leichtmetallgießerei, und Thomas Kopp: Wie können bestimmte innovative Technologien zum Beispiel beim Verfahren des Aluminium-Druckgusses effizienter und nachhaltiger werden und zugleich den notwendigen Standards an Qualität und Rentabilität genügen? Noch erwähnt sei der Beitrag Uwe Kolshorns vom Kunststoff-Instituts Lüdenscheid, der auf die Vorzüge des Schäumens in Aspekten der Ökologie aber auch der Produktivität hinwies. Zentral sei, die materiellen Charakteristika des Schaums wiederum beim Produktdesign zu denken, um alle Potenziale zu heben.

Das Praxisforum wurde abgerundet durch einen Besuch der Formconsult Werkzeugbau GmbH aus Schmalkalden. Das Resümee der Veranstaltung legt einen Blick auf den Anfang der Veranstaltung nahe, also die Begrüßungsworte von Prof. Thomas Seul: Sein Plädoyer war die konstruktive Zusammenarbeit von Hochschulen für angewandte Forschung und Unternehmen. Durch diese Kooperation ließe sich die Expertise der akademischen Forschungsbereiche zum beiderseitigen Vorteil nutzen.

Mehr erfahren Sie hier.

In einem vielfältigen Programm präsentierten sich die Thüringer Ingenieurwissenschaften: Neben Vorträgen, in denen verschiedene Projekte aus Forschung und Lehre einen Einblick gewährten, konnte sich der wissenschaftliche Nachwuchs in einem Pitchwettbewerb beweisen. Abgerundet wurde das Programm durch eine Posterpräsentation und eine Ausstellung von Kooperationspartnern. Leitend blieb die kooperative Ausrichtung der Ingenieurwissenschaften, die auch ein Markenkern der Allianz Thüringer Ingenieurwissenschaften darstellt.

Die Allianz THÜRING ist ein Bündnis aus sieben Thüringer Hochschulen mit ingenieurwissenschaftlichen Studiengängen, das es sich zu Aufgabe gemacht hat, die Bekanntheit der Ingenieurwissenschaften in der Öffentlichkeit zu steigern und junge Menschen für das Studium der Ingenieurwissenschaften zu begeistern. Neben der Allianz THÜRING unterstützte die Thüringer Ingenieurkammer das Organisationsteam der Hochschule Schmalkalden bei der Umsetzung des Tages, zum Beispiel bei der Bewertung der Pitches.

Um was es geht

In seiner Begrüßungsrede wies Professor Gundolf Baier, Präsident der HSM und Sprecher der Allianz THÜRING, auf die verschiedenen Herausforderungen unserer Gegenwart hin, auf welche die Ingenieurwissenschaften innovative Antworten finden müssten und würden: Neben der Demographie seien dies die Digitalisierung und Dekarbonisierung. Gerade anhand der letzten Aspekte würden die Potenziale der Ingenieurwissenschaften deutlich: Techno- und ökologische Transformationsprozesse prägten bereits heute unseren Alltag von der Kommunikation über Behördengänge bis hin zu Einkäufen, und würden dies in Zukunft immer stärker tun. Darüber hinaus spielten die Entwicklungen auch eine immer größere Rolle für die Wirtschaft und den Standort Deutschland.

Stellenangebote

• Leitung Rechenzentrum
• Mitarbeiter:in Zentrale Dienste (m/w/d)
• BISS – Berufsausbildungsintegrierendes Studium Schmalkalden im Bereich Maschinenbau
• … und viele mehr

Throwback

Schmalkalder TecTalks

Zu Gast war Dr. Denis Dontsov von der Firma SIOS aus Ilmenau, die sich mit der Herstellung von hochpräzisen Interferometern befasst, also Geräten, welche die Frequenz von Wellenlängen als Maß für Präzisionsmessungen nutzen. Das Unternehmen entwickelt Präzisionsmessgeräte für die Kalibrier- und Nanomesstechnik zur Messung von Länge, Winkel, Schwingung, Geradheit, Masse, Kraft und anderen Messgrößen mit höchster Auflösung und geringer Messunsicherheit. Neben der eigentlichen Vermessung und der Vermeidung physikalischer Effekte wie dem Abbefehler sind die Herausforderung die unterschiedlichen Größenordnungen der Anwendungsumgebungen, die zwischen äußerst kleinen Formaten bis hin zu 15 Meter langen Apparaturen reichen. Hier müssen also jeweils individuelle Lösungen gefunden werden.

Aktuelles aus Forschung & Lehre

Aktuelle Forschungsvorhaben

• Prof. Dr.-Ing. Thomas Seul, Projektleitung HSM (Professur Ferti­gungs­tech­nik & Werk­zeug­kon­struktion)
  Ganzheitliche KI-basierte Optimierung von Kunststoffverpackungen mit Re­zyk­latanteil“ (KIOptiPack)
• Prof. Dr. Regina Polster, Projektkoordination (Pro­fessur für Infor­ma­tions­management)
  Prof. Dr. Kurt Englmeier (Professur für Betrieb­liche Informa­tions­systeme)
  Educational Predictive Analytics API für perso­nalisierte Learning Ex­pe­rience Platt­formen (EduPLEx_API)

Throwback

Didacta 2023: „Forschung für die Zukunft – Sach­sen-Anhalt, Thüringen“ Die Professoren Re­gina Polster und Kurt Englmeier beschäftigen sich in ihrem Projekt „Educational Predictive Ana­lytics API für personalisierte Learning Ex­perience Plattformen“ schwerpunktmäßig damit, eine digitale Lern­platt­form für selbstbestimmtes Lernen zu entwickeln. Eine besondere He­raus­for­derung besteht hier in der Entwicklung ver­trau­enswürdiger, KI-gestützter Algorithmen zur Analyse von Lerninhalten, sprachbezogener Nut­zerangaben und dem Nachfrageverhalten in digitalen Lehrangeboten. Zudem konnten die Pro­fessoren Lenka Duranova, Hartmut Seich­ter und Frank Schrödel ihr For­schungs­projekt „MIT“ prä­sentieren, das im letzten WIRT­SCHAFTS­SPIE­GEL vorgestellt wurde.

Prof. Robert Richert (Professur für Interna­tio­nale Wirtschaftsbeziehungen)
Zeitinkonsistenz: Über die Hemmnisse wirt­schafts­politischer Reformen

Prof. Robert Richert aus der Fakultät der Wirt­schaftswissenschaften versucht, mit dem Begriff „Zeit­inkonsistenz“ sowohl Phänomene der Wirt­schaftspolitik zu erschließen als auch ein Kon­zept für die Einschätzung der sozio­öko­no­mi­schen Lage bereitzustellen. Nach seiner Defi­ni­tion liegen Zeit­in­kon­sis­tenzen dann vor, wenn der relevante Zeithorizont der Entscheider kür­zer ist als der relevante Zeithorizont, dessen die nach­haltige Lösung eines Problems bedarf. Die­ses Kon­zept kann helfen, strukturelle Inkon­sis­tenzen politischer Steuerungen zu begreifen, wie sie sich zum Beispiel als Folgen des de­mo­gra­phischen Wandels ergeben.