Vernetzte Forschungsdateninfrastruktur für Materialwissenschaft und Werkstofftechnik

Fünf Jahre Förderung für Forschungs-Konsortium NFDI-MatWerk

5. Juli 2021

Um die enorme Herausforderung des Aufbaus einer gemeinsamen Nationalen Forschungsdateninfrastruktur NFDI zu gestalten, arbeiten deutschlandweit Forschungsbereiche in fachspezifischen Konsortien zusammen. Als eines von zehn Konsortien erhält NFDI-MatWerk jetzt eine fünfjährige Förderung der Gemeinsamen Wissenschaftskonferenz GWK, für die Infrastrukturentwicklung eines gemeinsamen Material-Forschungsdatenraumes. Das Fraunhofer Institut für Werkstoffmechanik ist Sprecher dieses Konsortiums, an dem auch das Max-Planck-Institut für Eisenforschung beteiligt ist. Zusammen mit 10 weiteren Antragsstellenden und 15 assoziierten Institutionen, treiben die Forschenden die Digitalisierung der Materialforschung voran.

Die Gemeinsame Wissenschaftskonferenz GWK beschloss am 2. Juli 2021 die Förderung von NFDI-MatWerk mit mehreren Millionen Euro. Sie folgte damit der Empfehlung des NFDI-Expertengremiums und der Deutschen Forschungsgemeinschaft DFG. Die Förderung für NFDI-MatWerk geht von Oktober 2021 bis September 2026. Insgesamt hatten sich in dieser zweiten Ausschreibungsrunde für die Nationale Forschungsdateninfrastruktur NFDI 18 Konsortien in einem kompetitiven Verfahren um die Förderung verschiedener wissenschaftlicher Bereiche beworben, von denen 10 zur Förderung empfohlen wurden.

NFDI-MatWerk will dezentrale Expertisen durch eine einheitliche Datensprache und standardisierte Schnittstellen integrierbar machen. So können Wissenschaftler*innen zukünftig zeit- und ortsunabhängig zusammenarbeiten und neuartige Erkenntnisse erzeugen.

„Um maßgeschneiderte Materialien für komplexe Technologien zu entwickeln und dabei die heterogene innere Struktur von Materialen vollständig zu berücksichtigen, bedarf es einer engen Verzahnung verschiedener Disziplinen innerhalb der und Materialwissenschaft und Werkstofftechnik sowie darüber hinaus. Damit die Forscher*innen dieser Disziplinen zusammenarbeiten können, ist eine gemeinsame nationale Forschungsdateninfrastruktur unerlässlich. Nur so können Forschungs­ergebnisse und die Tools mit denen diese erzeugt worden ohne viel Aufwand ausgetauscht, zusammengeführt und veröffentlicht werden.“, erklärt Dr. Tilmann Hickel, Forschungsgruppenleiter in der Abteilung „Computergestütztes Materialdesign“ am MPIE und Co-Sprecher im Konsortium NFDI-MatWerk.    

Werkstoffe sind Grundlage unseres modernen Lebens

Die Materialwissenschaft und Werkstofftechnik hat zum Ziel, die physikalischen Mechanismen in Materialien zu charakterisieren und ressourcenschonende Hochleistungswerkstoffe mit möglichst idealen Eigenschaften für die jeweilige Anwendung zu entwickeln. Herstellungsprozesse werden dementsprechend untersucht und so gestaltet, dass Werkstoffe und daraus hergestellte Bauteile und Systeme die nötige Lebensdauer und bestmögliche Wiederverwertbarkeit haben. Hier optimieren Expertinnen und Experten von der atomaren Skala bis hin zu der Makro- oder Bauteilskala. Bearbeitungsschritte beeinflussen auf den verschiedenen Skalen die innere Materialstruktur und bestimmen damit die mechanischen und funktionellen Eigenschaften. Die Forschungsgruppen nutzen für ihre durch Experimente und Simulationen erarbeiteten Daten heute jeweils noch eigene Werkzeuge und Standards zur Datenverarbeitung und -speicherung.

Die MatWerk-Community entwickelt eine gemeinsam nutzbare Forschungsdateninfrastruktur

„Viele exzellente Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben bereits Werkzeuge und Standards entwickelt, die sie in ihrer jeweiligen Forschungsgruppe nutzen. Anstatt nun wie bisher parallel an ähnlichen Herausforderungen zu arbeiten, möchten wir im NFDI-MatWerk eine Infrastruktur entwickeln, die so leicht zugänglich und vernetzt ist, dass in Zukunft der erste Schritt vor der Untersuchung einer neuen Material­eigenschaft,  das Ausführen von Werkzeugen in Programmbibliotheken ist. Durch NFDI-MatWerk kann Forschung im Bereich der Materialwissenschaft zukünftig erheblich effizienter sein.“, sagt Prof. Jörg Neugebauer, Direktor der MPIE-Abteilung „Computergestütztes Materialdesign“.

Der angestrebte digitale Datenraum NFDI-MatWerk muss die verschiedenen hochkomplexen Zusammenhänge zwischen den unterschiedlichen Materialdaten abbilden können und möglichst unkompliziert nutzbar sein, um Synergieeffekte entfalten zu können. Über Deutschland verteilte Daten aus den wissenschaftlichen Gruppen sollen über eine sogenannte wissensgraphbasierte Infrastruktur so angesprochen werden können, dass schnelle, komplexe Suchanfragen und Auswertungen möglich werden. Eine solche technische Errungenschaft wird auch eine hervorragende Basis für Künstliche Intelligenz der nächsten Generation im Bereich der Werkstofftechnik bieten.

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