Ziele

Das Konsortium NFDI4MSE hat sich zum Ziel gesetzt einen digitalen Datenraum zu schaffen, der Werkstoffdaten detailliert repräsentiert.

Materials Science and Engineering (MSE) ist ein hochgradig interdisziplinäres Forschungsfeld, das die Physik, Chemie, Mechanik und Elektrotechnik integriert, um neue Materialien zu entwickeln, zu charakterisieren und zu optimieren, Prozesse zur Herstellung solcher Materialien zu entwickeln, ihre Lebensdauer zu bewerten und Strategien zur Maximierung der Recyclingfähigkeit am Ende der Lebensdauer zu entwickeln. All diese Aspekte sind mit enormen Datenmengen in verschiedenen Formaten verbunden, die nur in Kombination eine vollständige Darstellung des Materials und seiner Eigenschaften ermöglichen.

Das Besondere an Werkstoffdaten ist ihr inhärenter Multiskalencharakter, der verschiedene chemische und physikalische Phänomene auf unterschiedlichen Zeit- und Längenskalen erfasst. Dies spiegelt sich in einer weitgehend heterogenen Mikrostruktur wider, die selbst die gesamte mechanische und einen wesentlichen Teil der Funktionsleistung bestimmt. Sie basiert auf der lokalen chemischen Zusammensetzung und der sich lokal verändernden Anordnung und Verteilung von Defekten, die z.B. von Atomdefekten, Phasenstrukturen im Mikrometerbereich bis hin zu makroskaligen Poren reichen. Interessanterweise verändert jeder Prozess (z.B. thermische Behandlung oder mechanische Belastung), der auf Materialien angewendet wird, auch die Mikrostruktur der Materialien so, dass die folgenden Verarbeitungsschritte oder das daraus resultierende Verhalten von der gesamten Materialhistorie abhängen. Der geplante materialspezifische digitale Datenraum muss daher in der Lage sein, die verschiedenen Zustände des Materials auf verschiedenen Skalen sowie über alle dazwischen liegenden Prozesse hinweg zu erfassen. Darüber hinaus muss der Datenraum die verschiedenen nichtlinearen Abhängigkeiten zwischen den Materialeigenschaften und den verschiedenen Bestandteilen der Mikrostruktur (z.B. Defektstruktur) erfassen.

Daher schlägt das NFDI4MSE-Konsortium vor, gemeinsam mit einem Softwareentwicklerteam und einem Expertennetzwerk eine digitale Plattform einzurichten, die diesem komplexen hierarchischen Charakter der Materialien Rechnung trägt, die Synergieeffekte erhöht und die technologischen Barrieren für die Gemeinschaft verringert.