Starke Materialforschung als Innovationstreiber

BMBF unterstützt die Digitalisierung der Materialforschung in einer ersten Förderrunde mit 26 Millionen Euro bis 2024.

Am 10. Juni 2021 startete das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) die Initiative MaterialDigital, um die Digitalisierung der Materialforschung in Deutschland voranzutreiben. 13 geförderte Verbundprojekte aus der ersten Förderrunde nehmen nun ihre Arbeit auf.

Hierzu erklärte Bundesforschungsministerin Anja Karliczek: „Wir brauchen in Deutschland eine starke Materialforschung als Innovationstreiber, die die Chancen der Digitalisierung für sich nutzt. Denn die Basis einer technologischen Innovation ist oftmals das Vorhandensein eines geeigneten Materials – sei es Metall, Kunststoff, Glas, Keramik oder Beton. Materialien aller Art bilden die Grundlagen für vielfältige Schlüsseltechnologien – ganz gleich, ob es sich beispielsweise um Batteriematerialien für zukünftige Elektromobilität, um Hochleistungsmetalle für 3D-gedruckte Maschinenteile oder um faserverstärkte Kunststoffe für Windkraftanlagen handelt. Materialien werden zunehmend komplexer und durchlaufen auf ihrem Weg bis zum Ergebnis viele Entwicklungsschritte. Mit digitalen Methoden können wir diese Entwicklung weitaus effizienter und wettbewerbsfähiger gestalten und beispielsweise Fehlerursachen schneller identifizieren, Designvorgaben kurzfristiger anpassen und Toleranzen geschickter ausnutzen. Bessere Materialien können somit schneller und kostengünstiger entwickelt und für die Anwendung verfügbar gemacht werden. Das Bundesforschungsministerium unterstützt die Digitalisierung der Materialforschung daher mit 26 Millionen Euro für die nächsten drei Jahre. Die zweite Förderbekanntmachung wird diese Summe noch deutlich erhöhen.“

Hintergrund:

Die Materialforschung ist ein wichtiger Innovationstreiber, da hochwertige, zuverlässige und leistungsfähige Materialien seit jeher technologische Innovationen oft überhaupt erst ermöglichen. Zunehmend rücken weitere wichtige Eigenschaften von Materialien in den Fokus. Dazu gehören ökologisch vertretbare Verfügbarkeit sowie Wiederverwendbarkeit. Die digitale Abbildung der Materialien und ihrer Verarbeitungsprozesse bietet daher völlig neue Möglichkeiten, um die genannten Anforderungen besser und schneller bedienen zu können. Die BMBF-Initiative „MaterialDigital“ berücksichtigt dabei eine Vielzahl von Materialklassen. Hierbei muss eine große Bandbreite an unterschiedlichen chemischen Zusammensetzungen, spezifischen Eigenschaften, individuellen Verarbeitungsprozessen und Einsatzmöglichkeiten berücksichtigt werden.

In den nun geförderten 13 Verbundprojekten aus der ersten Förderrunde arbeiten führende wissenschaftliche Einrichtungen des Themenfelds aus allen großen deutschen Forschungsvereinigungen zusammen. Die Förderprojekte adressieren jeweils exemplarisch einen konkreten Anwendungsfall. Die Plattform „MaterialDigital“ synchronisiert dabei die Aktivitäten, vernetzt die Akteure und sorgt dafür, dass standardisierte Formate, Strukturen, Konzepte für Datentransfer, Schnittstellen verschiedener Prozess-Simulationen sowie eine standardisierte Sprache für die Beschreibung der Materialien etabliert werden. Wesentlich ist, dass die Kompetenzen der Branchenexperten mit denen der Informatik kombiniert werden. So soll es künftig viel einfacher werden, unternehmensübergreifend sowie zwischen Wissenschaft und Wirtschaft digital zusammen zu arbeiten. Virtuelles Design vom Atom bis zum Bauteil wird auf diese Art möglich.

„MaterialDigital“ strebt darüber hinaus an, die Konzepte von Industrie 4.0 um den Materialaspekt zu ergänzen. Industrie 4.0 demonstriert bereits eindrucksvoll, wie das digitale Begleiten eines Produkts durch die gesamte Fertigung einen Mehrwert schaffen kann, der sich in geringeren Ausschussraten, höherer Qualität sowie größerer Flexibilität niederschlägt.

Aktuell ist vom 23. März bis 1. Juli 2021 die zweite Ausschreibung für Förderprojekte im Kontext von „MaterialDigital“ für die Einreichungen von Anträgen geöffnet. Waren im Rahmen der ersten Förderung noch ausschließlich akademische Konsortien vorgesehen, die von Unternehmen begleitet werden, ist ab Runde zwei die Beteiligung von Unternehmen am Projekt verpflichtend. So soll die Initiative zunehmend anwendungsorientierter und die Belange der Industrie frühzeitig berücksichtigt werden. Bereits von Beginn an begleitet ein industriell besetzter Managementkreis die Plattform, der die Arbeiten aus Industriesicht begleitet und kommentiert. Mittelfristig ist geplant, dass auch Materialexperten jenseits einer Projektförderung ihre Expertise in die Entwicklungen bei „MaterialDigital“ einfließen lassen können.

Die neuesten Entwicklungen der Fördermaßnahme MaterialDigital können auf der Webseite https://www.material-digital.de abgerufen werden.

(Quelle: Max-Planck-Institut für Eisenforschung GmbH)