Stahl: Ein Begriff üblicherweise für Eisen, das mit Kohlenstoff versetzt wird, um ihn am Ende härter und widerstandsfähiger werden zu lassen. Und ein Begriff, der der Komplexität des Werkstoffs eigentlich kaum gerecht wird. Denn Stahl ist viel mehr als Eisen und Kohlenstoff. Das weiß Marie Stiefel vermutlich besser als die meisten Menschen. Denn die junge Frau promoviert bei Professor Frank Mücklich im Fach Materialwissenschaft und Werkstofftechnik über „KI in der Gefügeanalyse“.
Was das genau bedeutet, erläutert Marie Stiefel beim Rundgang durch die Labore des Instituts. Dort stehen einfache Lichtmikroskope neben High-End-Rasterelektronenmikroskopen. Wobei „einfach“ relativ ist, schließlich sind auch die Lichtmikroskope hier teure Spitzenmodelle und haben nichts mit dem Mikroskop aus der Spielwarenabteilung zu tun. „Mit solchen Mikroskopen schauen wir uns den Aufbau des Stahls genau an, das so genannte Gefüge“, erklärt die 26-Jährige. Das bedeutet, Marie Stiefel schaut auf die Struktur des Stahls auf mikroskopischer und atomarer Ebene, um so herauszufinden, welche Eigenschaften das Material am Ende hat und wie es am besten hergestellt werden kann. Je nach der kristallinen Struktur kann ein Stahl härter, weicher, spröder oder elastischer sein als der andere.
Davor ist aber erst einmal gute alte Handarbeit nötig. „Wir schneiden von einer Stahlprobe Stücke ab, die wir dann polieren, bis die Oberfläche spiegelglatt ist. Dann wird sie geätzt, so dass der Aufbau unter dem Mikroskop sichtbar wird“, so Marie Stiefel. Je nach Mikroskop erhält die Doktorandin dann verschiedene Informationen über den Stahl. „Bei dieser korrelativen Mikroskopie, also der Verknüpfung verschiedener mikroskopischer Aufnahmen, kommen eine Menge Daten zusammen. Hier kommt die Künstliche Intelligenz ins Spiel“, erklärt sie.
Mithilfe der KI können solche riesigen Datenmengen viel effizienter auf Muster untersucht werden, als das mit dem bloßen Auge möglich wäre. Die KI erkennt blitzschnell, wie der Stahl aufgebaut ist und welche Eigenschaften er hat. Materialforscher können so einen geeigneten Weg finden, wie dieser Stahl mit den gewünschten Eigenschaften am besten hergestellt werden kann. Das kann die KI nämlich (noch) nicht. „Für die Industrie sind solche Daten sehr nützlich. Denn insbesondere im Saarland, wo Konzerne wie Dillinger und Saarstahl auf Spitzenqualität setzen, sind Verfahren, die bessere Qualität in kürzerer Zeit liefern, enorm wichtig“, erklärt Marie Stiefel. Das ist ein Grund, weshalb ihre Doktorarbeit in Zusammenarbeit mit der Dillinger-Gruppe entsteht.
Die Suche nach dem perfekten Stahl bleibt eine komplexe Aufgabe, die Zeit kostet. Und die ungemein spannend ist, wie man am Beispiel von Marie Stiefel bestens erkennen kann.
Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
Technikaffine Studieninteressenten können an der Universität des Saarlandes zwischen dem nationalen Bachelor- und Masterprogramm, dem internationalen Bachelor-Programm Atlantis, an dem auch die USA beteiligt sind, und den beiden europäischen Masterprogrammen AMASE und EEIGM wählen. Zudem werden weitere Austauschmöglichkeiten mit Universitäten in Südkorea und Argentinien angeboten. Info: www.uni-saarland.de/studium und www.eusmat.net