Bd. 67 Nr. 3 (2025): atp magazin

Material Intelligence: Mit KI neue Werkstoffe entdecken

Nein, Sie haben nicht zufällig eine Chemie-Fachzeitschrift abonniert, sondern tatsächlich die neue Ausgabe des atp magazins in den Händen oder auf dem Bildschirm. Aber warum ist auf dem Cover dann ein Periodensystem der Elemente zu sehen, vor allem wenn es doch um Künstliche Intelligenz gehen soll?

Die Antwort gibt Immanuel Schweizer, Head of Material Intelligence bei Merck Electronics, im Interview auf der nächsten Seite: „Wir verwenden KI, um Materialien für die neueste Chipgeneration zu  entwickeln.“ Denn nur 50 % der Elemente des Periodensystems werden heute für die  Halbleiterproduktion genutzt. KI hilft nun dabei, die Potenziale der anderen Hälfte zu entschlüsseln und neue Moleküle zu finden.

Wie Sie die Möglichkeiten von (generativer) Künstlicher Intelligenz für Ihr Unternehmen nutzen können, zeigt Ihnen das vorliegende atp magazin 3/2025 eindrucksvoll.

Die Interview-Highlights:

„KI hilft uns dabei, neue Moleküle zu finden“
Die Potenziale von Künstlicher Intelligenz für die Prozessindustrie liegen nicht nur in der Optimierung von Produktionsprozessen und der effizienteren Datenanalyse. Im Interview erklärt Dr. Immanuel Schweizer, Head of Materials AI im Unternehmensbereich Electronics bei Merck, wie KI auch in der Materialwissenschaft helfen kann, um z. B. ganz neue Moleküle zu finden, und wie das Unternehmen KI einsetzt, um KI-Anwendungen noch besser zu machen.

„Data Spaces sind entscheidend für den KI-Einsatz“
Die besten KI-Tools bringen nichts, wenn sie nicht auf die richtigen Daten zugreifen können, oder die benötigten Daten nicht semantisch aufbereitet worden sind und interoperabel ausgetauscht werden können. Welche Rolle Data Spaces hier einnehmen und warum sie für den wertstiftenden Einsatz von KI so wichtig sind, erklärt Andreas Faath, Geschäftsführer der VDMA Abteilung Machine Information Interoperability (MII), im Interview.

Die peer-reviewten Hauptbeiträge

Digitale Zwillinge im Lebenszyklus eines Elektrolyseurs
"Was wird aus dem Digitalen Zwilling, wenn aus einem Produkt eine Anlage wird?"
Die Politik und insbesondere die energieintensiven Unternehmen setzen große Hoffnungen in den Hochlauf der Wasserstoffwirtschaft. Unter anderem hat hierzu das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) zum Ideenwettbewerb „Wasserstoffrepublik Deutschland“ aufgerufen und fördert nun entsprechende Forschungsprojekte. Dabei geht es auch darum, wie durch Digitale Zwillinge der Aufbau entsprechender Produktionskapazitäten effizienter gestaltet und schneller umgesetzt werden kann. Der Beitrag zeigt das Potenzial, das die Verwendung etablierter Beschreibungsmittel aus der Automatisierungstechnik (OPC UA, AML, etc.) hierbei bietet. Dabei geht es um die Realisierung und Verknüpfung der Digitalen Zwillinge über verschiedene Entwicklungsphasen von der Produktion der Elektrolyse-Stacks bis zum Einsatz in der Elektrolyseanlage.

Bestimmung des Product Carbon Footprints des DPP4.0
"Wie viel CO2 verursachen unsere Methoden zur CO2-Bestimmung?"
Zunehmend nutzen wir digitale Technologien, um Informationen über Produkte und Prozesse zu sammeln und zu dokumentieren. Dies ist einerseits dem der Automatisierung inhärenten Wunsch nach Optimierung, andererseits aber auch den gesetzlichen Rahmenbedingungen geschuldet. Ein Beispiel ist der Digitale Produktpass (Digital Product Passport, DPP) der auch dazu dient den CO2-Fußabdruck (Product Carbon Footprints, PCF) eines Produkts zu dokumentieren. Dieser Beitrag stellt nun die Frage nach dem digitalen Fußabdruck des DPP selbst. Also wieviel CO2 fällt durch die Berechnung, Speicherung und den wiederholten Abruf der verwendeten Verwaltungsschalen an? Die Arbeiten zur Messung der relevanten Energieverbräuche einzelner Software-Instanzen zeigen, dass sich hier ein sehr interessantes Arbeitsgebiet auftut.

Massespeicher zur Flexibilisierung des Energieverbrauchs
"Muss es zur Energiespeicherung immer eine Batterie sein?"
Ökologische aber vor allem auch ökonomische Überlegungen führen dazu, dass Produktionsanlagen in ihrem Energieverbrauch flexibel auf das wechselnde Angebot erneuerbarer Energien oder variable Energiepreise reagieren müssen, um effizient betrieben werden zu können. Neben einer flexiblen Fahrweise spielt dabei auch der Einsatz von Speichertechnologien eine zunehmende Rolle. Je nach Anlage kommen dabei thermische Speicher oder Batterien zum Einsatz. Diese zusätzlichen Assets sind mit Investitionen und Betriebskosten verbunden. Eine weitere Möglichkeit zeigt der vorliegende Beitrag auf. Hier werden am Beispiel einer Abwasseraufbereitungsanlage vorhandene Massespeicher
genutzt, um eine Anlage flexibel zu betreiben und den Energieverbrauch optimal an Marktpreise anzupassen.