Ingenieurwesen und mehr
Neben Maschinenbau und Elektrotechnik gibt es noch zahlreiche andere ingenieurwissenschaftliche Studiengänge, für die Mathematik eine grundlegende Rolle spielt. Dazu gehören Studienfächer wie Energie- und Prozesstechnik, Bio- und Geotechnologie, Lebensmitteltechnologie, aber auch das Bau- und Wirtschaftsingenieurwesen, der Technische Umweltschutz und die Werkstoffwissenschaften. Der Grund für die immer wichtigere Rolle der Mathematik: In fast allen wissenschaftlichen Disziplinen und den verschiedenen Branchen von Industrie und Wirtschaft werden heute mathematische Modelle angewendet. Sie dienen als Hilfsmittel, um komplexe Prozesse besser verstehen zu lernen. Modelle liefern Teilerklärungen für Phänomene, die zu vielschichtig und ausufernd sind, als dass sie in all ihren Aspekten erfasst werden könnten.
Im Bachelor-Studium müssen alle Studierenden die Ingenieursmathematik erlernen. Das sind in der Regel die mathematischen Gebiete Analysis und Lineare Algebra. Wie tief Studierende über diese mathematischen Grundlagen hinaus in die höhere Mathematik einsteigen, hängt von der gewählten Studienrichtung ab. Wer sich beispielsweise beim Studium des Wirtschaftsingenieurswesens für volkswirtschaftliche Fragen interessiert, der benötigt Mathematik, um volkswirtschaftliche Fragen mithilfe mathematischer Verfahren zu modellieren. Wer sich eher in Richtung Betriebswirtschaft und Management orientiert, hat nach dem Bachelor-Studium kaum noch mit Mathematik zu tun.
Bauingenieure kommen natürlich nie ohne Mathematik aus. Sie beschreiben mit mathematischen Verfahren die Planung und Konstruktion von Häusern, Straßen, Brücken, Türmen oder auch Kraftwerken. Diese Berechnungen dienen unter anderem der Statik, aber auch wenn es um die Auswahl von Baumaterialien geht, sind Bauingenieure auf Verfahren der Mathematik angewiesen. So wird die Festigkeit eines Materials anhand statistischer Verfahren nachgewiesen. Auch um die Auswirkungen von Windböen auf Brücken oder die Verteilung von Rauch in einem Gebäude beurteilen zu können, kommen mathematische Verfahren zur Anwendung.
Mehr Mathematik noch als Bauingenieure lernen angehende Geotechnologen im Bachelor-Studium. Geotechnologen entwickeln technische Konzepte beispielsweise für die Gewinnung von Rohstoffen oder für den Bau von Staudämmen. Sie sind dabei auf mathematische Modelle angewiesen, um beispielsweise vorhersagen zu können, auf welche Probleme man bei einer Tunnelbohrung gefasst sein muss.
Das Studium der Energie- und Prozesstechnik bereitet auf die Entwicklung, Verbesserung und technische Realisierung von Prozessen zur sicheren, umweltfreundlichen und wirtschaftlichen Energieversorgung vor. Neben der üblichen Ingenieursmathematik lernen Studierende im Bachelor-Studium auch die Anwendung von Differentialgleichungen. Diese werden benötigt, um Berechnungen zum Strömungsverhalten anzustellen - beispielsweise von Brennstoff in Motoren. Aber auch um das Verhalten von Maschinen und Maschinenteilen bei Störfällen im Voraus zu berechnen und so abschätzen zu können.
Auch der technische Umweltschutz ist auf die mathematische Modellierung angewiesen. Mit diesem Verfahren können die potenziellen und langfristigen Umweltwirkungen von Stoffen beurteilt werden. Beim Ingenieursstudiengang Werkstoffwissenschaften dreht sich alles um Metall, Glas, Keramik und Kunststoffe. So entwickeln Werkstoffingenieure beispielsweise neue Materialien für Zahnfüllungen. Neben realen Versuchen mit diesen neuen Materialien können sie mithilfe mathematischer Verfahren die Eigenschaften eines Materials in Modellen berechnen und interpretieren. Verfahren der Statistik dienen außerdem dazu, Aussagen über die Belastbarkeit eines Stoffs zu machen. Genau diese Verfahren wenden auch Lebensmitteltechnologen an, um die Güte von industriell hergestellten Lebensmitteln stichprobenartig zu prüfen.
Das Studium der Biotechnologie verbindet die Gebiete Biologie bzw. Genetik, Chemie und Verfahrenstechnik. Ausgebildete Biotechnologen sind in der Lage biotechnologische Produktionsprozesse zu entwickeln. Auch dafür werden mathematische Verfahren angewandt. Wenn etwa medizinische Wirkstoffe wie Antibiotika oder einfach nur Backhefe in großen Mengen hergestellt werden, lässt sich anhand mathematischer Modelle im Vorfeld das Verhalten von einzelnen Zellen vorhersagen und so der Produktionsprozess besser kontrollieren.
