neue Materialentwicklungen und Innovationen in der Materialforschung spielen eine zentrale Rolle bei den weltweiten Megatrends und deren Anforderungen im Bereich der Medizintechnik, Nachhaltigkeit, Ressourcen- und Energieschonung und des Klimawandels. Die Materialforschung steht vor vielfältigen Herausforderungen, die zum einen die Entwicklung neuer Materialien und Werkstoffe sowie zum anderen die schnelle Anpassung bestehender Materialien und Werkstoffe an moderne und sich ändernde Anforderungen betreffen.
Die Materialforschung setzt sich fortlaufend mit diesen Herausforderungen auseinander, um innovative Lösungen zu entwickeln, die verschiedenen Industriebranchen, dem täglichen Leben und den großen Fragen der Energiewende, der Kreislaufwirtschaft und der Entwicklung nachhaltiger Technologien zum Klimaschutz in der Welt zugutekommen.
Aktuelle Megatrends in der Materialforschung sind:
- Leichtbau und Materialoptimierung: In vielen Branchen, insbesondere im Transportwesen und der Luftfahrt, besteht die Herausforderung darin Materialien zu entwickeln, die leichter, aber dennoch stark und langlebig sind, um die Effizienz zu steigern und den Energieverbrauch zu reduzieren.
- Herstellungstechniken und Prozessoptimierung: Effiziente Herstellungsverfahren und Techniken zur Skalierung von Materialproduktionen sind entscheidend, um neue Materialien auf den Markt zu bringen und deren Anwendung in großem Maßstab zu ermöglichen.
- Nachhaltigkeit und Umweltverträglichkeit: Die Forschung sucht nach umweltfreundlichen Materialien, die ressourceneffizient hergestellt werden können und während ihres gesamten Lebenszyklus minimalen Einfluss auf die Umwelt haben.
- Kreislaufwirtschaft und Recycling: Die Entwicklung von leicht recycelbaren Materialien sowie die Förderung der Kreislaufwirtschaft, um Abfälle zu reduzieren und Ressourcen besser zu nutzen, sind wichtige Aufgaben.
- Funktionale Materialien und neue Anwendungen: Die Entwicklung von Materialien mit spezifischen funktionalen Eigenschaften für Anwendungen in Bereichen wie Elektronik, Energieerzeugung, Medizin und Robotik erfordert fortlaufende Forschung und Innovation.
- Fortschritte in der Nanotechnologie: Die Erforschung und Entwicklung von Materialien auf Nanoebene ermöglichen neue Eigenschaften und Anwendungen. Herausforderungen bestehen in der Skalierbarkeit, Herstellung und Kontrolle von Nanomaterialien.
Digitale Methoden besitzen eine zunehmende Bedeutung als real Impact auf dem Weg zu einer effizienten und schnellen Materialentwicklung und Materialanpassung. Computersimulationen, fortgeschrittene Datenanalyse, maschinelles Lernen und Technologien der künstlichen Intelligenz ermöglichen eine beschleunigte Materialentwicklung und Prozessgestaltung. Moderne Methoden des Datenmanagements und der Datenverarbeitung durch Nutzung geeigneter Infrastrukturen und die Möglichkeit der Generierung von Workflows und Ontologien ermöglichen neue automatisierte disruptive und beschleunigte Entwicklungen neuer Werkstoffe.
Die aktuelle Ausgabe des Steinbeis Transfer-Magazins gibt Ihnen einen Einblick, wie Expertinnen und Experten im Steinbeis-Verbund an Herausforderungen und Innovationen im Material- und Werkstoffbereich arbeiten. Wir wünschen Ihnen eine interessante Lektüre!
Ihre
Prof. Dr. Britta Nestler und Dr.-Ing. Michael Selzer