Zwei Sonderforschungsbereiche werden mit 18 Millionen Euro finanziert. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) richtet neun neue Sonderforschungsbereiche (SFB) zur Bearbeitung innovativer und langfristig konzipierter Forschungsvorhaben an deutschen Hochschulen ein. Gefördert wird ab Juli 2022 zunächst für vier Jahre mit insgesamt 111 Millionen Euro. Bewilligt wurde auch der RWTH-Antrag für einen SFB „Sparsity and Singular Structures“.
Zusätzlich verlängert die DFG die Förderung um vier Jahre für 19 SFB, hierzu gehört der SFB „Bauteilpräzision durch Beherrschung von Schmelze und Erstarrung in Produktionsprozessen“. Dieser wurde bereits 2014 an der RWTH eingerichtet. Die RWTH erhält in den nächsten vier Jahren zur Finanzierung der Forschungsarbeiten insgesamt rund 18 Millionen Euro von der DFG.
SFB „Sparsity and Singular Structures“
Im SFB „Sparsity and Singular Structures“ unter Leitung von Professor Holger Rauhut sollen die mathematischen Grundlagen von modernen Algorithmen für die Datenverarbeitung und das maschinelle Lernen sowie für die Simulation von naturwissenschaftlichen und technischen Phänomenen erforscht werden. Die DFG finanziert den SFB in den nächsten vier Jahren mit rund sieben Millionen Euro, 26 Mitarbeitende arbeiten dabei in 19 Teilprojekten.
Die Flut an Daten und die Komplexität von Modellen, die naturwissenschaftliche und technische Phänomene beschreiben, führt zu Herausforderungen, denen nicht alleine mit Rechenleistung begegnet werden kann. Im Forschungsfokus stehen zwei Gebiete: die Signalverarbeitung und das maschinelle Lernen mit riesigen Datenmengen, insbesondere Deep Learning, sowie Differentialgleichungen, welche aus der Modellierung naturwissenschaftlicher und technischer Phänomene entstehen. Sogenannte Singularitäten verhindern oft genaue und schnelle computerbasierte Lösungsverfahren. Um deutlich über die bestehenden Grenzen hinauszugehen, bedarf es neuer Erkenntnisse über die mathematischen Strukturen, die diesen Problemen zugrunde liegen. Insbesondere kommt der grundlegenden Idee der Sparsity – Dünnbesetztheit – eine zentrale Rolle zu. So sollen Strukturen niedriger Komplexität identifiziert werden, die sich mit vergleichsweise wenigen Parametern beschreiben lassen. Basierend auf den grundlegenden Erkenntnissen werden dann schnellere und genauere Algorithmen für maschinelles Lernen, Signalverarbeitung und Simulation entwickelt.
Kontakt:
Univ.-Prof. Dr. Holger Rauhut
Lehrstuhl für Mathematik der Informationsverarbeitung
Telefon 0241/80-94552
E-Mail rauhut@mathc.rwth-aachen.de
SFB „Bauteilpräzision durch Beherrschung von Schmelze und Erstarrung in Produktionsprozessen“
Schmelzebasierte Fertigungsverfahren, wie Schweißen, Gießen, Spritzgießen, Schneiden, Löten, Beschichten und generative Verfahren zeichnen sich durch eine hohe konstruktive Flexibilität aus. Einerseits haben diese Verfahren aufgrund ihrer Vielseitigkeit und Flexibilität ein großes Kosteneinsparpotenzial gegenüber anderen Produktionsprozessen. Andererseits weisen die Bauteile aufgrund von verfahrensbedingtem Verzug, Oberflächenrauheit oder inneren und äußeren Ungänzen oftmals nicht die gewünschte Beschaffenheit auf und müssen nachbearbeitet werden. Gelingt es, die Genauigkeit der schmelzebasierten Verfahren signifikant zu steigern, kann der Aufwand für die Nachbearbeitung reduziert oder sogar vermieden werden. Diese Genauigkeitssteigerung steht im Fokus des SFBs. Hierbei erfolgt eine Betrachtung des gesamten Prozessablaufes; von der Erzeugung der schmelzflüssigen Phase, über deren Dynamik während des Prozesses, bis hin zu deren Erstarrung. Daraus werden Methoden und Verfahren abgeleitet, welche die einzelnen Schritte gezielt beeinflussen und die Prädiktionsgenauigkeit erhöhen. So wird die Basis geschaffen, hochpräzise Bauteile ohne weitere Korrekturschritte herzustellen. Ziel ist, die Prädiktionsgenauigkeit von Simulationsmodellen zu erhöhen, sowie die Fertigungsgenauigkeit bei schmelzebasierten Fertigungsprozessen mindestens um den Faktor 10 zu steigern.
In der ersten Phase lag der Schwerpunkt der Forschungsarbeiten in der Analyse der verschiedenen Effekte, die zur Ausbildung, Dynamik und der zeitlichen und örtlichen Ausprägung der Schmelzeentstehung und der Erstarrung inklusive der inneren Effekte nach der Erstarrung führen. In der zweiten Phase wurde ein tiefgehendes Verständnis der präzisionsbestimmenden Faktoren bei schmelzebasierten Fertigungsprozessen erarbeitet. In der nun genehmigten dritten Phase steht die Erarbeitung wirkungsoptimierter Strategien und Systeme zur Vermeidung beziehungsweise Kompensation qualitätsreduzierender thermomechanischer Effekte und unkontrollierter Erstarrungsvorgänge im Vordergrund.
Unter der Leitung von Professor Uwe Reisgen vom Institut für Schweißtechnik und Fügetechnik forschen 35 Mitarbeitende in zehn Instituten in 19 Teilprojekten und drei Transferprojekten. Die DFG finanziert diese interdisziplinäre Zusammenarbeit von drei Fakultäten mit einem Gesamtvolumen von rund elf Millionen Euro.