Was macht eigentlich eine Materialwissenschaftlerin? Sie beschäftigt sich mit physikalisch-chemischen Methoden, um neuartige Materialien herzustellen, zu untersuchen und ihre (hoffentlich vielversprechenden) Eigenschaften für neue Anwendungen zu erkunden. So weit, so klar. Seit geraumer Zeit findet Materialforschung indes vermehrt «in silico» statt – also in und mittels Hochleistungscomputern. «Data Science», Computersimulationen, maschinelles Lernen und künstliche Intelligenz (KI) haben den Materialforschern und -forscherinnen zahlreiche neue, vorher undenkbare Möglichkeiten eröffnet.

Etwa im Bereich «Advanced Manufacturing» (AM), dem Fokus der aktuellen Ausgabe: Dabei geht es etwa darum, diese neuartigen, fortschrittlichen Fertigungsprozesse wie der 3D-Druck bis ins letzte zu verstehen, also so gut, dass man sie simulieren – und dadurch letztlich variieren und adaptieren – kann. Denn nur dann lässt sich AM erfolgreich und für unsere Industriepartner gewinnbringend in die Praxis umsetzen. Ein anspruchsvolles Unterfangen sowohl für die Forschung als auch für die Industrie, wie Pierangelo Gröning, Direktionsmitglied der Empa, im Interview ausführt.

Der 3D-Druck spielt auch in einem anderen Forschungsprojekt eine zentrale Rolle; dabei geht es darum, die virtuellen Welten des Metaverse im wahrsten Sinne des Wortes «greifbar» zu machen – mit Hilfe eines «Virtual Reality»-Handschuhs, massgeschneidert und weitgehend automatisiert hergestellt im 3D-Drucker.

Zudem entwickeln Empa-Forschende eine App namens «Your Virtual Cold Chain Assistant», um «Food Waste» zu vermeiden, setzen einen selbstlernenden Algorithmus ein, um rund ein Viertel an Heizenergie zu sparen, und modellieren unsere gesamte Atmosphäre, um Problemen wie dem Klimawandel oder städtischer Luftverschmutzung auf die Spur zu kommen.