Werkstoffforschung: EU startet Großprojekt

Mit MaterialsCommons entsteht erstmals eine gesamteuropäische föderierte Digitalinfrastruktur für die Werkstoffforschung und -entwicklung. Koordiniert wird das Projekt von Prof. Dr. Peter Gumbsch vom Fraunhofer IWM und KIT.

Das von der Europäischen Kommission im Rahmen von Horizon Europe mit 28 Millionen Euro geförderte Vorhaben verbindet 26 Forschungseinrichtungen aus 14 Ländern mit mehr als 30 Industriepartnern. Dazu zählen Bosch, Siemens, ArcelorMittal, Infineon, Voestalpine und Schaeffler. Rund 70 Prozent aller
technischen Innovationen gehen direkt oder indirekt auf Werkstoffe zurück. Gleichzeitig dauert die Entwicklung neuer Materialien bis zur Markteinführung
weiterhin 10 bis 20 Jahre. Angesichts von Klimazielen, Energiekrise und geopolitischen Verwerfungen gilt dieser Zeitraum als zunehmend kritisch.

Warum Europas Werkstoffdaten zum teuren Engpass werden

Ein zentraler Engpass liegt in der fragmentierten europäischen Werkstoffdatenlandschaft. Daten aus Forschungsprojekten sind über Plattformen, Datenbanken und nationale Initiativen verteilt, häufig kaum interoperabel und besonders für kleine und mittlere Unternehmen schwer auffindbar. Durch ineffiziente Datensuche und redundante Datenerhebung entstehen europaweit geschätzte Kosten von mehr als zehn Milliarden Euro jährlich.

Föderierte Infrastruktur statt zentraler Datenspeicher

MaterialsCommons soll einen nutzungsfreundlichen Einstiegspunkt schaffen, über den Forschende aus Industrie und Wissenschaft sicheren Zugang zu verteilten Datenrepositorien, Workflows und KI-Werkzeugen erhalten. Die Daten müssen dafür nicht zentralisiert werden. Die föderierte Architektur verbindet einzelne Plattformen, ohne deren Selbstständigkeit aufzuheben. Damit sollen Datensouveränität und IP-Schutz erhalten bleiben, während Interoperabilität ermöglicht wird. Gemeinsame Ontologien, Taxonomien und Metadaten-Schemata sollen als gemeinsame Sprache der Werkstoffcommunity dienen.

Wie Self-Driving-Lab-Workflows eingesetzt werden

Zu den Kerninnovationen zählen automatisierte, mehrstufige Forschungsabläufe. Diese Self-Driving-Lab-Workflows sollen Experimente, Simulationen
und Datenanalysen ohne manuelles Eingreifen orchestrieren und ausführen – verteilt über mehrere Labore und Standorte hinweg. Vor Projektende
sollen mehr als 90 Prozent der meistgenutzten europäischen Repositorien über eine einzige Schnittstelle zugänglich sein. Damit soll die Entwicklung neuer Hochleistungswerkstoffe um den Faktor 4 beschleunigt werden.

Industrie testet sechs Anwendungsfälle

Erprobt wird die Infrastruktur in sechs industriellen Anwendungsfällen. Dazu gehören Batteriewerkstoffe unter anderem mit Siemens, bainitische Stähle mit Bosch, ArcelorMittal, Voestalpine und Schaeffler sowie Qualitätssicherung in der additiven Fertigung mit Schaeffler und Applus. Weitere Anwendungen betreffen Materialien für die Mikroelektronik mit Infineon und Siemens. Die Industriepartner erwarten erhebliche Zeiteinsparungen und deutliche Kostensenkungen in einzelnen Entwicklungsprozessen.

Warum MaterialsCommons strategisch relevant ist

Zur Sicherung der Nachhaltigkeit über die vierjährige Projektlaufzeit hinaus wird eine MaterialsCommons Foundation gegründet. Sie soll Betrieb, Partner, nationale Hubs und Industrie zusammenführen. Die Dringlichkeit ergibt sich aus wirtschaftlichen und geopolitischen Faktoren. Die OECD prognostiziert einen Anstieg
des globalen Ressourcenverbrauchs um 40 Prozent bis 2040. Zugleich ersetzen Abhängigkeiten von kritischen Rohstoffen zunehmend fossile Abhängigkeiten. MaterialsCommons wird damit als strategische Investition in industrielle Zukunftsfähigkeit, Resilienz und Wohlstand in Europa positioniert.

Quelle: Fraunhofer IWM