Wissenschaft zum Anfassen, Mitfiebern und Mitentscheiden: Zum dies academicus am 4. November wurde an der Hochschule Mittweida erneut der Wissenschaftspreis verliehen. Bereits zur Eröffnung der Veranstaltung präsentierten die fünf Kandidaten ihre Forschungsprojekte in kurzen, allgemein verständlichen Pitches. Die Preisverleihung durch den Prorektor Forschung, Professor Uwe Mahn bildete schließlich den feierlichen Schlusspunkt des Tages.
Der Wissenschaftspreis würdigt herausragende Forschungsleistungen an der HSMW und schlägt zugleich eine Brücke zwischen Wissenschaft und Öffentlichkeit. Denn nicht allein Fachkolleginnen und Fachkollegen entscheiden über die Platzierungen: Die Bewertung erfolgt in zwei Schritten. Zunächst beurteilt eine Jury aus Vertreterinnen und Vertretern der Fakultäten die schriftlichen Einreichungen. Anschließend stellen die Forschenden ihre Projekte in einem Kurzvortrag vor. Über diesen mündlichen Teil entscheidet das Publikum, das seine Favoriten direkt vor Ort wählt.
Dem Berg den Weg ablauschen
Den ersten Platz sicherte sich Benny Platte mit seinem Projekt „Magnetische Brotkrumen weisen den Weg“. Das Verfahren findet Positionen in unterirdischen Systemen wieder.
Was zunächst einfach klingt, ist höchst herausfordernd: In Höhlen, Stollen und alten Bergwerken fehlt jede Infrastruktur für eine Ortung: GPS-Signale durchdringen kein Gestein, Mobilfunk reicht nicht in die Tiefe. Wer sich dort verirrt, kann schnell in Lebensgefahr geraten.
Die Lösung ist das Erdmagnetfeld: Dieses durchdringt die gesamte Erde. Seine Feldlinien werden dabei von Erzgängen, Gesteinsschichten, Hohlräumen gestört und damit verzerrt. Ein gewöhnliches Smartphone zeichnet diese Verzerrungen während des Gehens als ortstypische „magnetische Melodie“ auf, mittels derer neuronale Netze mit Gedächtnis den Standort wiedererkennen können. Im Feldtest bestimmte ein 2023 trainiertes Netz selbst drei Jahre später die Positionen korrekt.
Die Störung des Magnetfeldes wird damit zum eigentlichen Signal; Benny Platte nennt das in Analogie zum Märchen von Hänsel und Gretel „Brotkrumen aus geomagnetischen Vektormustern, die keiner wegpickt“.
Mit diesem potenziell lebensrettenden Verfahren für Grubenwehr, Bergsicherung und Besucherbergwerke überzeugte Benny Platte Jury und Publikum.
KI schaut Stahl ins Gefüge
Den zweiten Platz erreichte Fritz Backofen mit seiner Forschung zur Vorhersage der Sicherheitseigenschaften von Baustählen.
Klingt zunächst trocken, betrifft aber hochrelevante Anwendungen, etwa im Eisenbahnbrückenbau oder anderen sicherheitskritischen Konstruktionen. Mithilfe künstlicher Intelligenz analysiert Backofen Werkstoffdaten und Mikroskopaufnahmen von Stahlgefügen. Ziel ist es, frühzeitig vorherzusagen, ob ein Werkstoff anspruchsvolle Belastungstests bestehen wird.
Besonders beeindruckend: Die entwickelten KI-Methoden können Gefügebestandteile in Sekunden auswerten, für deren manuelle Analyse bisher oft Tage benötigt wurden. Damit könnten Werkstoffprüfungen nicht nur schneller, sondern auch objektiver und effizienter werden.
RNA-Strukturen in Bewegung
Platz drei ging an Mirko Weber, der sich mit einer der wichtigsten Molekülklassen des Lebens beschäftigt: der Ribonukleinsäure, kurz RNA.
RNA ist keineswegs ein starres Gebilde. Sie faltet sich, verändert ihre Form und bewegt einzelne Bereiche gegeneinander. Genau diese Bewegungen möchte Mirko Weber sichtbar machen. Dafür nutzt er den Förster-Resonanzenergietransfer (FRET) und verbindet moderne Einzelmolekül-Messungen mit computergestützten Strukturvorhersagen.
Das Ergebnis sollen dynamische 3D-Modelle sein, die zeigen, wie RNA-Moleküle tatsächlich arbeiten und sich verändern. Die Erkenntnisse könnten künftig helfen, biologische Prozesse besser zu verstehen und neue Anwendungen in Biotechnologie und Pharmaindustrie/Medizin zu ermöglichen.
Vom Labor in die Praxis: Neue Beschichtungen für Industrie und Medizintechnik
Scott Dombrowe zeigte mit dem Forschungsprojekt „NiWRe-Alloys“, wie innovative Materialforschung konkrete Herausforderungen in Industrie und Medizintechnik lösen kann. Gemeinsam mit fünf weiteren Partnern aus drei europäischen Ländern wurden neuartige Nickel-Wolfram- und Nickel-Rhenium-Legierungen entwickelt, die als umweltfreundliche Alternativen zu etablierten Beschichtungen dienen sollen.
Während herkömmliche Hartchrom- oder Goldschichten häufig auf teuren, kritischen oder umweltbelastenden Materialien basieren, kommen die neu entwickelten Schichten ohne toxische Elektrolyte aus. Gleichzeitig bieten sie hervorragende Eigenschaften als Verschleiß- und Korrosionsschutz sowie als leistungsfähige Röntgenabsorber in der Medizintechnik. Mit dem erfolgreichen Bau eines Demonstrators konnte das Projekt bereits einen wichtigen Schritt in Richtung praktischer Anwendung gehen.
KI, die ihre Entscheidungen erklärt
Thomas Pfaff beschäftigt sich mit einer Frage, die angesichts des rasanten KI-Booms immer wichtiger wird: Wie lassen sich künstliche Intelligenz und technische Anwendungen zuverlässig zusammenbringen? Mit der RAISSE-Methodik entwickelt er robuste und nachvollziehbare KI-Systeme speziell für industrielle Anwendungen und kleine sowie mittlere Unternehmen.
Im Mittelpunkt stehen sogenannte White-Box-Modelle, deren Entscheidungen transparent und mathematisch nachvollziehbar sind. Anders als viele moderne KI-Systeme liefern sie nicht nur Ergebnisse, sondern ermöglichen auch ein Verständnis dafür, wie diese zustande kommen. Pfaffs Ansatz hilft unter anderem dabei, Sensorik und Hardware gezielt zu optimieren, den Rechenaufwand zu reduzieren und intelligente Modelle aus Labor- oder Simulationsumgebungen auf kostengünstige Systeme in realen Anwendungen zu übertragen. Damit leistet die Forschung einen wichtigen Beitrag für die Entwicklung vertrauenswürdiger und praxistauglicher KI-Lösungen im Maschinen- und Anlagenbau sowie in vielen weiteren technischen Bereichen.
