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Nationale Forschungsdateninfrastruktur für die Materialwissenschaften und Werkstofftechnik mit Beteiligung des SWZ gestartet

05.07.2021

In den Simulationswissenschaften spielen Forschungsdaten traditionell eine herausgehobene Rolle. Forschungsergebnisse bestehen in vielen Fällen nicht nur aus publizierten Texten, sondern umfassen meistens umfangreiche Mess- oder Simulationsprotokolle. Erst auf Basis dieser Daten können die Ergebnisse von Dritten verifiziert werden. Auch für anschließende Arbeiten, die auf den Ergebnissen aufbauen sollen, ist eine nachvollziehbare Dokumentation und dauerhafte Zugänglichmachung der Forschungsdaten von besonderer Bedeutung.

Um einheitliche Standards für die Speicherung von Forschungsdaten zu entwickeln, wurde 2020 die Nationale Forschungsdateninfrastruktur für die Ingenieurwissenschaften (NFDI4Ing) gegründet. Speziell für die Materialsimulation wurde nun mit der Nationalen Forschungsdateninfrastruktur für die Materialwissenschaften und Werkstofftechnik (NFDI-MatWerk) ein entsprechender Unterbereich eingerichtet. Dieser wird in den folgenden 5 Jahren durch die Gemeinsame Wissenschaftskonferenz (GWK) mit rund 2 Mio. Euro gefördert. Grundlage der NFDI sind die FAIR-Prinzipen, wonach die entstehende Forschungsdateninfrastruktur Auffindbarkeit (findable), Zugänglichkeit (accessible), Interoperabilität (interoperable) und Wiederverwendbarkeit (reproducable) gewährleisten soll.

In der materialwissenschaftlichen Forschung werden häufig sehr unterschiedliche Methoden (Simulationen, mikroskopische Verfahren und mechanische Versuche) kombiniert, die darüber hinaus auf sehr unterschiedlichen Größenskalen operieren. Dieser Multiskalencharakter wird durch die in nahezu allen Materialien vorhandenen stark heterogenen Mikrostrukturen - von Kristalldefekten auf der atomaren Skala bis zu makroskaligen Poren -  verursacht. Da diese Mikrostrukturen in der Regel nicht im Gleichgewicht sind, führt das Zusammenspiel von mikrostrukturellen Merkmalen auf verschiedenen Größen- und Zeitskalen zu stark pfadabhängigen Bearbeitungsschritten. Dies erfordert eine sehr präzise und kontrollierte Verarbeitung und Fertigung einschließlich entsprechender Dokumentation. Die NFDI-MatWerk soll diese Herausforderungen adressieren und in einer gemeinsamen, mit allen beteiligten Nutzerinnen und Nutzern abgestimmten, digitalen Infrastruktur abbilden.

Für die TU Clausthal ist Frau Jun.-Prof. Nina Gunkelmann Mitglied des Konsortiums der NFDI-MatWerk. Die Arbeitsgruppe Modellbildung des DFG-Sonderforschungsbereichs 1368 „Sauerstofffreie Produktion“, die Frau Gunkelmann leitet, wurde als eines der Projekte ausgewählt, dessen Forschungsdaten als Testdatenset verwendet werden sollen, um so die im Rahmen der NFDI-MatWerk erarbeiteten Methoden und Dienste zu evaluieren und um erste vollständig digitale Arbeitsabläufe zur Erfassung und Speicherung von Forschungsdaten zu erproben. Die hier verwendeten Multiskalensimulationen stellen dabei eine Herausforderung für Workflow-Systeme in der Materialwissenschaft dar, da sie die Verbindung unterschiedlicher Datentypen und Programmcodes erfordern.  Das Konsortium strebt die Definition einheitlicher, arbeitsgruppenübergreifender Begriffe (Ontologien), gemeinsame Software-Standards sowie den Aufbau einer themenübergreifenden Community an.