Aufbau der größten föderierten Digitalinfrastruktur für Werkstoffforschung in Europa gestartet
Mit dem Projekt MaterialsCommons entsteht erstmals eine gesamteuropäische föderierte Digitalinfrastruktur für die Werkstoffforschung und -entwicklung. Unter Koordination von Prof. Dr. Peter Gumbsch (Fraunhofer IWM/KIT) verbindet das von der Europäischen Kommission im Rahmen von Horizon Europe mit 28 Mio. Euro geförderte Vorhaben 26 Forschungseinrichtungen aus 14 Ländern mit über 30 Industriepartnern, darunter Bosch, Siemens, ArcelorMittal, Infineon, Voestalpine und Schaeffler. Ziel ist es, die fragmentierte europäische Werkstoffdatenlandschaft zu vereinheitlichen und die Entwicklung neuer Hochleistungswerkstoffe, um den Faktor 4 zu beschleunigen.
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.
MaterialsCommons schafft nun einen zentralen, nutzungsfreundlichen Einstiegspunkt, über den Forscherinnen und Forscher aus Industrie und Wissenschaft sicheren Zugang zu verteilten Datenrepositorien, Workflows und KI-Werkzeugen erhalten sollen, ohne dass Daten zentralisiert werden müssen. 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.
Zur Sicherung der Nachhaltigkeit über die vierjährige Projektlaufzeit hinaus wird eine MaterialsCommons Foundation gegründet, die den Betrieb koordiniert und Partner*innen, nationale Hubs und Industrie zusammenführt. Prof. Peter Gumbsch, der MaterialsCommons Koordinator, ist zugleich Mitglied des Executive Board der EU Innovative Advanced Materials Initiative (IAM-I), die als organisatorischer Rahmen die Verbindung zwischen der digitalen Infrastruktur und der industriellen Umsetzung sicherstellt.
Die Dringlichkeit des Vorhabens ergibt sich 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 ist damit nicht nur ein technisches Infrastrukturprojekt, es ist eine strategische Investition in die industrielle Zukunftsfähigkeit, Resilienz und den Wohlstand in Europa.
Wissenschaftlicher Ansprechpartner:
Dr. Anandi Kugele
General Management MaterialsCommons
anandi.kugele@iwm-extern.fraunhofer.de
Prof. Dr. Peter Gumbsch
Institutsleiter Fraunhofer IWM
Koordinator MaterialsCommons
peter.gumbsch@iwm.fraunhofer.de
Weitere Informationen:
https://www.iwm.fraunhofer.de/de/presse/presse-news/pressemitteilungsliste/aufbau-groessten-foederierten-digitalinfrastruktur-werkstoffforschung-europa-gestartet.html
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