Batteriezellen schneller entwickeln

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Ein Team des Instituts für Materialforschung (IMFAA) systematisiert mithilfe von „Machine Learning“-Methoden den Umgang mit Werkstoff- und Prozessdaten, um neue Erkenntnisse in der Batterieforschung zu beschleunigen.

Die Hochschule Aalen beteiligt sich an der Digitalisierung der Materialforschung in Deutschland. Eine neue Datenplattform macht Forschungswissen leichter zugänglich.

Aalen

Das Institut für Materialforschung (IMFAA) an der Hochschule Aalen ist ab sofort Teil der vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) finanzierten Innovationsplattform „MaterialDigital“. Das teilt die Hochschule Aalen mit. Im Rahmen des Verbundprojekts „DigiBatMat“ wollen die Forschenden einen virtuellen Materialdatenraum zur Batterieforschung aufbauen.

„Unser Beitrag ist die strukturierte Erfassung und Generierung von Prozess- und Materialdaten.“

Timo Bernthaler, Hochschule Aalen

Die Digitalisierung setze neue Maßstäbe für die Wissenschaft, indem sie gewonnene Informationen barrierefrei zugänglich mache: Mithilfe von Datenräumen lasse sich Wissen nicht nur strukturieren; sonderndurch moderne statistische Methoden und künstliche Intelligenz könne der Datenschatz auch ergänzt und somit schnell neue Erkenntnisse generiert werden, heißt es in einer Pressemitteilung der Hochschule Aalen.

Forschungsdatenmanagement sei auch in den Ingenieurwissenschaften von zunehmender Bedeutung. „Dies gilt insbesondere für die Materialwissenschaften, da die Erforschung neuer Materialien zunehmend komplexer wird“, erklärt Dr. Timo Bernthaler vom IMFAA-Leitungsteam der Hochschule Aalen. Während der Forschungsarbeit entstünden riesige Datenmengen: „Diese strukturiert abzuspeichern, zu analysieren und zugänglich zu machen, ist eine große Herausforderung.“

Eine zentrale Rolle spiele dabei das Thema „Machine Learning“, das datengetriebene Analysen ermögliche und Daten mit Expertenwissen kombiniere.

„DigiBatMat“ heißt das Projekt, mit dem die Hochschule Aalen jetzt Teil des großen Forschungsverbundes ist. Die Abkürzung steht für „Digitale Plattform für Batteriematerialdaten, Batteriematerialwissen und deren Verknüpfung“ und wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit rund 2,5 Millionen Euro gefördert.

Datengetriebene Analysen

Projektpartner der Hochschule Aalen sind das Leibniz-Institut für Neue Materialien, das AWS-Institut für digitale Produkte und Prozesse in Saarbrücken, die Technische Universität Braunschweig sowie das Karlsruher Institut für Technologie. „Unser Beitrag ist die strukturierte Erfassung und Generierung von Prozess- und Materialdaten“, fasst Bernthaler zusammen.

Werde etwa eine Batterie in den Laboren des IMFAA analysiert, entstünden dabei jede Menge Daten über die Materialzusammensetzung oder den Batterieaufbau. „Die Leistungsdaten der Batteriesysteme hängen letztlich entscheidend von den Eigenschaften dieser Materialien und ihrem Zusammenspiel, wie auch von den Prozessen bei der Zellfertigung ab“, so Bernthaler.

„Auch historische Daten können zur Analyse herangezogen und der Datenumfang enorm erweitert werden“, führt Prof. Dr. Wolfgang Knoblauch aus, der an der Hochschule Aalen daran arbeitet, die Entwicklung der Batteriematerialien in Deutschland voranzutreiben.

Letztlich sollen die im Projekt angestrebten Lösungen dazu beitragen, die Entwicklung von Batteriematerialien und Zellen in Deutschland zu beschleunigen: Möchten Batterieentwickler beispielsweise die Kapazität der Akkus erhöhen, würden sie später in der Datenbank nach dem geeigneten Material und zugehörigen Fertigungsprozessdaten suchen und können so Zusammenhänge zwischen Materialeigenschaften, Fertigungsprozessparameter und Leistungseigenschaften einer Batterie extrahieren.

  • Teil der bundesweiten Batterieforschung
  • Das Projekt ist nicht nur Teil der BMBF-Innovationsplattform „MaterialDigital“, sondern auch des BMBF-Batteriekompetenzclusters zur Batteriezellproduktion „ProZell“, koordiniert durch die TU Braunschweig. Reizvoll: „Das macht die Aufgabe besonders reizvoll und erfordert viel Kommunikation zwischen den unterschiedlichen Welten“, freut sich Dr. Veit Steinbauer vom IMFAA, der als Projektleiter der Hochschule Aalen das Vorhaben vorantreibt.

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