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Plattform MaterialDigital: Treiber der Digitalisierung in der Materialwissenschaft

Im Juli 2019 startete das KIT in Zusammenarbeit mit sechs wissenschaftlichen Institutionen deutschlandweit die Innovationsplattform MaterialDigital. Mit der Initialisierung der Plattform streben die Kooperationspartner den Aufbau eines Materialdatenraums sowie einheitlicher Standards in der Materialdigitalisierung an. Ein Zwischenbericht.

Die Herausforderungen für einen industriell relevanten Datenraum sind vielfältig. Die technische Herausforderung der Vielzahl an Stakeholdern gerecht zu werden ist dabei sehr groß und nur durch eine breite gemeinsame Anstrengung zu lösen, in die auch kleine und mittelständische Unternehmen, die oft die wichtige Rolle des (Rohstoff-)Zulieferers innehaben, mit einbezogen werden müssen.
Die Herausforderungen für einen industriell relevanten Datenraum sind vielfältig. Die technische Herausforderung der Vielzahl an Stakeholdern gerecht zu werden ist dabei sehr groß und nur durch eine breite gemeinsame Anstrengung zu lösen, in die auch kleine und mittelständische Unternehmen, die oft die wichtige Rolle des (Rohstoff-)Zulieferers innehaben, mit einbezogen werden müssen. (Bild: Nadine Golowin / MaterialDigital)

„Was wir hier mit unserer Plattform MaterialDigital tun, ist in vielerlei Hinsicht Pionierarbeit. Das heißt, man hat die Chance, sich wirklich einzubringen und etwas komplett Neues zu entwickeln und voranzutreiben. Uns motiviert das sehr in unserer täglichen Arbeit, aber es ist gleichzeitig auch eine große Herausforderung, die wir bewältigen müssen. Es gibt viel, was in den nächsten Jahren bei der Materialdigitalisierung noch zu tun ist. Dennoch sind wir stolz auf das, was wir mit der Plattform bereits erreicht haben“, resümiert Dr. Heike Fliegl, Wissenschaftlerin am Institut für Nanotechnologie (INT) des KIT und Geschäftsführerin von MaterialDigital, ihre Erfahrungen der ersten Projektphase.

Vor zwei Jahren fiel der Startschuss für das Projekt ‚Innovationsplattform MaterialDigital‘, welches durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) initialisiert wurde. Mitglieder im Konsortium von MaterialDigital sind das KIT und vier weitere wissenschaftliche Institutionen und Bildungsanstalten sowie zwei Institutionen als assoziierte Partner. Unter regelmäßigem Einbezug eines erfahrenen Industrieberaterkreises arbeitet das Team am Aufbau eines digitalen Materialdaten- bzw. Werkstoffdatenraums, mithilfe dessen Daten besser strukturiert und damit maschinenlesbar und -verstehbar werden sollen. Darüber hinaus hat sich MaterialDigital zum Ziel gesetzt, einen einheitlichen Standard in der Materialdigitalisierung zu entwickeln. Die optimierten Materialien und der einheitliche Standard sollen langfristig Kosten für Unternehmen senken und gleichzeitig die Industrie in Deutschland wettbewerbsfähiger machen.

Über Diskurs zum Konsens kommen

Um diese Ziele erreichen zu können, setzen Dr. Fliegl und die Kooperationspartner auf den Aufbau einer Materialdigitalisierungs-Community: „Gute Vernetzung ist essenziell für die Entwicklung einheitlicher Standards. Zu diesem Zweck arbeiten wir an der Etablierung einer wissenschaftlichen Gemeinschaft, um innerhalb dieser fruchtbare Diskussionen anzustoßen“, erklärt Dr. Fliegl. Seit Beginn des Projekts konnte das Team bereits durch mehrere Initiativen erste Erfolge verzeichnen: So stößt die entwickelte Projektwebseite mit mittlerweile mehr als 1100 registrierten Nutzern und Newsletterabonnenten auf reges Interesse. Mit dem weiteren Aufbau eines eigenen Forums auf der Webseite soll darüber hinaus ein wichtiger Schritt in Richtung eines transparenten Austauschs mit der Community getan  werden. Auch erste Informationsveranstaltungen zu BMBF-Ausschreibungen im Rahmen von MaterialDigital erzielten hohe Besucherzahlen. Diese Bilanz liefert den Forschenden erstes wertvolles Feedback und die Bestätigung, dass die Community einer Digitalisierung positiv gegenübersteht.

Digitalisierte Daten zum Erkenntnisgewinn nutzen

Neben dem Community Building konzentrieren sich die Forschenden jedoch insbesondere auf technische Aspekte, wie dem Aufbau einer geeigneten Plattform-Infrastruktur sowie der Implementierung von Softwaretools und Umgebungen für digitale Workflows. Aktuell unterstützt MaterialDigital hierzu die Workflowumgebungen SimStack und Pyiron. Diese virtuellen Umgebungen dienen dem Zweck, verschiedene Simulationsabfolgen reproduzierbar zu machen und dem Nutzer in Zukunft auf einfache Art und Weise zur Verfügung stellen zu können. Eine weitere Kernaufgabe der Plattform MaterialDigital liegt in der Entwicklung von Ontologien. Mit der expliziten und formellen Strukturierung lassen sich Daten, die dieser Logik folgen, einheitlich ablegen, kuratieren oder auch auswerten. Eine Kernontologie hat das Projektteam zu diesem Zweck bereits entwickelt. „Idealerweise werden wir irgendwann in der Lage sein, diese Basis mit einer künstlichen Intelligenz zu koppeln, um neue Erkenntnisse gewinnen zu können. Das ist aktuell aber noch Zukunftsmusik für uns“, so Dr. Fliegl. Das Projekt ‚Innovationsplattform MaterialDigital‘ wird offiziell bis 2025 laufen. Eine Verstetigung der Plattform ist ausdrücklich vom BMBF erwünscht. Ein geeignetes Geschäftsmodell soll dazu in den nächsten Jahren entwickelt werden.

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Bilder v.o.n.u:Nadine Golowin / MaterialDigital

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