NFDI-MatWerk - Nationale Forschungsdateninfrastruktur für Materialwissenschaft & Werkstofftechnik

• Fachliche Zuordnung: Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 460247524

Seit der Steinzeit hängt unser gesellschaftlicher und wirtschaftlicher Fortschritt von der Beherrschung von Werkstoffen ab. Heute ist die Materialwissenschaft & Werkstofftechnik (MatWerk) eine eigenständige Disziplin, deren Ziel es ist, Materialien zu charakterisieren und Herstellungsprozesse zu untersuchen, um Werkstoffe mit optimierten Eigenschaften zu entwickeln, sowie ihre Lebensdauer und Wiederverwertbarkeit zu maximieren. Eine besondere Herausforderung stellen dabei die vielen strukturellen Skalen dar. Diese beinhalten z.B. Kristalldefekte auf der atomaren Skala, Sekundärphasen im μm-Bereich sowie Poren auf der Makroskala. Diese heterogene Mikrostruktur wird durch jedwede Bearbeitung verändert, und bestimmt die mechanischen und funktionellen Eigenschaften von Materialien. Aufgrund der vielen verschiedenen experimentellen und numerischen Methoden zur Untersuchung dieser Mikrostruktur-Eigenschafts-Beziehungen verfügt jede Arbeitsgruppe über ihre eigenen Werkzeuge zur Datenverarbeitung. Dies ermöglicht eine schnelle, jedoch weitgehend unkoordinierte Methodenentwicklung, welche die digitale Transformation innerhalb von MatWerk sowie die Umsetzung der FAIR-Prinzipien behindert. Ein an die Bedürfnisse von MatWerk ausgerichteter digitaler Datenraum, wie in NFDI-MatWerk vorhergesehen, muss die verschiedenen hochkomplexen Zusammenhänge zwischen den unterschiedlichen Materialdaten abbilden können und, um Synergieeffekte zu entfalten, niedrige technologischen Barrieren für dessen Nutzung aufweisen. Zu diesem Zweck strebt NFDI-MatWerk eine Materialontologie an, welche über eine Graphdatenbank-Infrastruktur ein einfaches Teilen von Daten sowie hochperformante, komplexe Suchanfragen und Auswertungen über verteilte, dezentrale Datenquellen ermöglicht, und eine exzellente Basis für KI der nächsten Generation bildet. Die nahtlose Integration dezentraler Daten und Metadaten, experimenteller und numerischer Workflows und der Materialontologie erlaubt ein Maximum an Interoperabilität und Reproduzierbarkeit der Verarbeitung von Forschungsdaten.Die Entwicklung dieser Infrastruktur ist ein Community-getriebener Prozess. Dazu wurden Datennutzungssprofile von vielen Participant Projects aus verschiedenen Unterdisziplinen analysiert, um die relevantesten wissenschaftlichen Szenarien innerhalb von MatWerk zu identifizieren. Die daraus resultierenden Infrastructure Use Cases helfen bei der kontinuierlichen Entwicklung und Überprüfung der Infrastruktur. Bereits heute deckt NFDI-MatWerk mehr als 80% der MSE Community ab. Damit ist unser Ziel, nach Beginn des Projekts “alle mit an Bord zu haben”, in greifbarer Nähe. Wie unsere jüngste Umfrage ergab, betrachtet die Community NFDI-MatWerk als eine einzigartige Chance, die zahlreichen Aktivitäten im Bereich des Forschungsdatenmanagementsin einer digitalen, MatWerk-spezifischen Wissensumgebung zu bündeln, und damit die wissenschaftliche Produktivität und Zufriedenheit jedes einzelnen Forschers zu steigern.

• DFG-Verfahren: Nationale Forschungsdateninfrastruktur Fach- und Methodenkonsortien
• Antragstellende Institution: Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
• Mitantragstellende Institution: Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH (DFKI); FIZ Karlsruhe; Leibniz-Institut für Informationsinfrastruktur GmbH (FIZ KA); Forschungszentrum Jülich; Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg; Karlsruher Institut für Technologie; Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. (MPG); Max-Planck-Institut für Nachhaltige Materialien GmbH (MPI SusMat); Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen; Universität des Saarlandes
• Beteiligte Einrichtung: Albert-Ludwigs-Universität Freiburg; Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM); Christian-Albrechts-Universität zu Kiel; Deutsche Gesellschaft für Materialkunde e.V.; c/o INVENTUM; Deutscher Verband für Materialforschung und -prüfung e.V.; Gesellschaft für Angewandte Mathematik und Mechanik e.V. (GAMM); Helmholtz-Zentrum hereon GmbH; Leibniz-Institut für Werkstofforientierte Technologien IWT; Max Planck Computing and Data Facility, seit 11/2023; Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB); Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau; Ruhr-Universität Bochum; Technische Universität Clausthal; Technische Universität Darmstadt; Universität Paderborn; Universität Stuttgart
• Sprecher: Professor Dr. Christoph Eberl
• Co-Sprecherinnen / Co-Sprecher: Professor Dr.-Ing. Erik Bitzek; Professor Dr. Peter Gumbsch; Dr. Tilmann Hickel; Professor Dr.-Ing. Frank Mücklich; Professor Dr. Matthias S. Müller; Professor Dr. Harald Sack; Professor Dr. Stefan Sandfeld; Professorin Dr. Ruth Schwaiger; Professor Dr.-Ing. Philipp Slusallek; Professor Dr. Achim Streit; Professorin Dr.-Ing. Martina Zimmermann
• Beteiligte Personen: Professor Dr.-Ing. Tilmann Beck; Dr.-Ing. Martin Brune; Professor Dr.-Ing. Thomas Böhlke; Professor Dr.-Ing. Stefan Diebels; Professor Dr.-Ing. Karsten Durst; Professor Dr.-Ing. Felix Fritzen; Privatdozent Dr. Thomas Hammerschmidt; Professor Dr.-Ing. Hans-Georg Herrmann; Professor Dr.-Ing. Norbert Huber, seit 2/2024; Dr. Stefan Klein; Professorin Sandra Korte-Kerzel, Ph.D.; Professorin Dr. Heike Leitte; Professorin Dr. Erica Lilleodden; Professorin Dr. Nina Merkert; Professor Dr.-Ing. Gerson Meschut; Professor Dr. Jörg Neugebauer; Professor Dr. Ulrich Panne; Professor Dr.-Ing. Jörg Schröder; Professorin Dr.-Ing. Birgit Skrotzki; Professor Dr. Thomas Speck; Dr.-Ing. Matthias Steinbacher; Dr. Jörn Stenger; Professor Dr.-Ing. Stephan Wulfinghoff