Mit dem Projekt MaterialsCommons entsteht erstmals eine gesamteuropäische föderierte Digitalinfrastruktur für die Werkstoffforschung und -entwicklung. Die Stahlerzeuger ArcelorMittal und Voestalpine sind dabei.
Rund 70 Prozent aller technischen Innovationen gehen direkt oder indirekt auf Werkstoffe zurück. Dennoch dauert die Entwicklung neuer Materialien bis zur Markteinführung nach wie vor 10 bis 20 Jahre, ein Zeitrahmen, der angesichts der Klimaziele, der Energiekrise und der geopolitischen Verwerfungen nicht mehr tragbar ist. Ein wesentlicher Grund für diese Trägheit ist der hohe Bedarf und gleichzeitig die schwierige Verfügbarkeit von bestehenden Materialdaten. Dies liegt in der starken Fragmentierung der europäischen Werkstoffdatenlandschaft: Daten aus Forschungsprojekten sind über zahlreiche Plattformen, Datenbanken und nationale Initiativen verstreut, kaum interoperabel und für viele Akteure, insbesondere kleine und mittlere Unternehmen, schwer auffindbar und praktisch unzugänglich. Allein durch ineffiziente Datensuche und redundante Datenerhebung entstehen europaweit geschätzte Kosten von über 10 Milliarden Euro jährlich. Gleichzeitig verschärft sich der globale Wettbewerb mit den USA und China in Schlüsseltechnologien wie KI, Mikroelektronik und Energie, alles Bereiche, in denen Hochleistungswerkstoffe eine entscheidende Rolle spielen.
Ziel des Projekts MaterialsCommons ist es, die fragmentierte europäische Werkstoffdatenlandschaft zu vereinheitlichen und die Entwicklung neuer Hochleistungswerkstoffe, um den Faktor 4 zu beschleunigen. Unter Koordination von Prof. Dr. Peter Gumbsch vom Fraunhofer IWM/KIT, verbindet das von der Europäischen Kommission geförderte Projekt 26 Forschungseinrichtungen aus 14 Ländern mit über 30 Industriepartnern, darunter Bosch, Siemens, ArcelorMittal, Infineon, Voestalpine und Schaeffler. MaterialsCommons schaffe einen zentralen, nutzungsfreundlichen Einstiegspunkt zu verteilten Datenrepositorien, Workflows und KI-Werkzeugen, ohne dass Daten zentralisiert werden müssen.
Plattformen bewahren ihre Selbständigkeit
Die föderierte Architektur, d.h. der Zusammenschluss einzelner Plattformen, die ihre Selbstständigkeit bewahren, gewährleistet Datensouveränität und IP-Schutz bei gleichzeitiger Interoperabilität. Zu den Kerninnovationen des Projekts zählen gemeinsame Ontologien, Taxonomien und Metadaten-Schemata als »gemeinsame Sprache« der Werkstoffcommunity. Zudem werden automatisierte, mehrstufige Forschungsabläufe entwickelt, sogenannte Self-Driving-Lab-Workflows, bei denen Experimente, Simulationen und Datenanalysen ohne manuelles Eingreifen orchestriert und ausgeführt werden und das verteilt über mehrere Labore und Standorte hinweg. Vor Projektende sollen über 90 Prozent der meistgenutzten europäischen Repositorien über eine einzige Schnittstelle zugänglich sein.
Die Infrastruktur wird in sechs industriellen Anwendungsfällen erprobt: Batteriewerkstoffe u.a. mit Siemens als Industriepartner, bainitische Stähle mit Bosch, ArcelorMittal, Voestalpine und Schaeffler, Qualitätssicherung in der additiven Fertigung mit Schaeffler und Applus sowie Materialien für die Mikroelektronik mit Infineon und Siemens. Die industriellen Partner erwarten dabei bedeutende Zeiteinsparungen und massive Kostensenkungen in einzelnen Entwicklungsprozessen.
Die Dringlichkeit des Vorhabens ergibt sich laut Fraunhofer IWM unmittelbar aus der geopolitischen und wirtschaftlichen Lage: Die OECD prognostiziert einen Anstieg des globalen Ressourcenverbrauchs um 40 Prozent bis 2040, die fossile Abhängigkeit wird zunehmend durch eine Abhängigkeit von kritischen Rohstoffen ersetzt, und der EU Critical Raw Materials Act, der Net-Zero Industry Act sowie die Ecodesign-Verordnung erfordern neue Werkstoffe in einem Tempo, das mit konventionellen Methoden nicht erreichbar ist. Jedes Jahr ohne eine solche Infrastruktur bedeutet Milliardenverluste durch ineffiziente Datennutzung, verlangsamte Innovationszyklen und eine verzögerte Erreichung der Klimaziele. MaterialsCommons sei damit nicht nur ein technisches Infrastrukturprojekt, sondern eine strategische Investition in die industrielle Zukunftsfähigkeit, Resilienz und den Wohlstand in Europa.
Quelle: idw
