Wie simuliert man das Fortschreiten von Rissen in Flugzeugrümpfen? Martha Kalina über Materialsimulation und Forschungskarrieren

„Gute Technik sollte relevante Probleme lösen und die Menschheit ein bisschen voranbringen – und alles, was drum herum passiert", so beschreibt Dr. Martha Kalina, Bauingenieurin und Forscherin im Bereich Computational Mechanics, ihren Anspruch an Wissenschaft und Technik.

Martha Kalina steht an der Schnittstelle von Ingenieurwissenschaften, Physik und Mathematik – eine Allrounderin, die sich selbst lieber als Generalistin bezeichnet, auch wenn ihre Doktorarbeit an der TU Dresden sie tief in ein hochspezialisiertes Thema geführt hat: die Prognose von Ermüdungsbrüchen. Heute arbeitet sie sowohl in der universitären Forschung als auch in der Industrie und bringt damit zwei Welten zusammen, die sich gegenseitig befruchten.

In dieser Folge erklärt Martha Kalina, wie Materialsimulation wirklich funktioniert – von der Entwicklung von Modellen über deren Implementierung in Software bis hin zu konkreten Anwendungen beispielsweise im Flugzeugbau. Ihre Arbeiten rund um das Verständnis von Ermüdungsbrüchen und fortschreitende Risse sind entscheidend für die Sicherheit unserer Infrastruktur. Und zum Einstieg: Eine Umfrage unter Studierenden zum Thema "Arbeit in der Wissenschaft oder im Unternehmen - welcher Typ bist du?" Jetzt reinhören!

„Innovation bedeutet für mich einerseits Fortschritt, aber andererseits auch immer eine Auseinandersetzung mit der Frage, wie wir eigentlich in Zukunft leben wollen" – so beschreibt Tobias Hungerland, Zukunftsforscher am Institut für Innovation und Technik und langjähriger Mitarbeiter des Büros für Technikfolgenabschätzung beim Deutschen Bundestag (TAB), seinen Antrieb.

In dieser Folge erklärt Tobias, wie Zukunftsforschung wirklich funktioniert – von der systematischen Quellenanalyse über Patente und Fachzeitschriften bis hin zu gesellschaftlichen Diskursen in den Medien. Er macht deutlich, warum seriöse Zukunftsforschung keine Prognosen liefert, sondern Entwicklungspfade aufzeigt, und wie diese Unterscheidung entscheidend dafür ist, heute die richtigen Weichen für morgen zu stellen. Am Beispiel sogenannter Agentic-AI-Modelle zeigt er, wie tiefgreifend sich die Interaktion zwischen Mensch und Technologie verändern könnte.

Beschreibung des Horizon Scannings für das TAB: https://www.tab-beim-bundestag.de/horizon-scanning.php

TAB-Kurzprofil „Large Action Models – neue KI-basierte Interaktionsformen mit digitalen Technologien": https://publikationen.bibliothek.kit.edu/1000179508/157672433

Studie „Sustainable Cooling – nachhaltige Kühlungsstrategien": https://publikationen.bibliothek.kit.edu/1000158817/150765728

Tobias Hungerland: Profilseite des Instituts für Innovation und Technik (iit): https://www.iit-berlin.de/experte/tobias-hungerland-geb-jetzke/

„Mir war klar, dass meine Ideen konzeptionell korrekt sind und die Probleme, die da noch waren, nur rein technischer Natur. Meine Erfahrung ist: Technische Probleme werden mit der Zeit gelöst oder sie lösen sich von selbst,“ berichtet Prof. Dr. Dr. h.c. mult. Stefan Hell, Preisträger des Werner-von-Siemens-Rings, Nobelpreisträger Chemie 2014 und Direktor am Max-Planck-Institut für multidisziplinäre Naturwissenschaften.

Im Podcast beschreibt Stefan Hell nicht nur den Weg von einer Idee im finnischen Studentenwohnheim bis zum Nobelpreis Jahrzehnte später, sondern auch, was aus seiner Sicht exzellente Forscher:innen ausmacht. Stefan Hell ist der Beweis dafür, dass sich Originalität gepaart mit Zielstrebigkeit auszahlen: An seine Idee, eine mehr als einhundert Jahre alte Schärfe-Grenze der Lichtmikroskope aufzuheben, glaubte zunächst niemand. Doch unzählige Berechnungen und Experimente sollten ihm Recht geben. Dass seine „super-scharfen Mikroskope“ auch im Alltag von Bedeutung sind, hat er schließlich durch die Gründung zweier Unternehmen bewiesen.

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„Unser Ziel ist nicht, ein riesiges System zu programmieren, sondern das System bestmöglich zu nutzen, um unsere Fragestellungen zu bearbeiten,“ sagt Franziska Boenisch, Tenure-Track-Faculty am CISPA Helmholtz-Zentrum für Informationssicherheit und Werner-von-Siemens-Fellow 2025. In der siebten Folge des Podcasts „Ring der Zukunft“ der Stiftung Werner-von-Siemens-Ring berichtet sie von ihren Arbeiten rund um vertrauenswürdige KI und individualisierte Privatsphäre im Maschinellen Lernen.

Folgen Sie uns in dieser Folge bei der Diskussion, wie unsere Gesellschaft die Chancen Künstlicher Intelligenz nutzen kann, ohne sensible Daten zu gefährden. Erfahren Sie dabei, wie Franziska Boenisch, die gerade für ihre Forschung auch einen renommierten ERC-Grant erhalten hat, also eine begehrte europäische Finanzierung für wichtige Forschungsfelder, auf die potenziellen Entwicklungen von KI schaut und selber die Balance zwischen Datenschutz und Vertrauen herstellt.

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„Der Kern meiner Arbeit ist genau, diese Brücke zwischen diesen Welten – der Wissenschaft und der Industrie – zu bauen“. Werner-von-Siemens-Fellow Yvonne Späck-Leigsnering ist zu Gast in der sechsten Folge von »Ring der Zukunft«, dem Podcast der Stiftung Werner-von-Siemens-Ring, und gibt Einblicke in ihre Rolle als Brückenbauerin zwischen wissenschaftlicher Forschung und Anwendung in der Industrie.

In dieser Folge nehmen wir Sie mit in die spannende Welt elektromagnetischer Felder und erfahren dabei, wie Yvonne Späck-Leigsnering analytisch und mit großem Teamgeist unser modernes Leben effizienter, sicherer und zukunftsfähiger machen will, egal ob es um Hochspannungskabel oder E-Bike-Motoren geht. Wie sie durch ihre Arbeit in der Forschung an der TU Darmstadt und in der Industrie bei der Robert Bosch GmbH Brücken baut, warum ihr Freiheit in der Arbeit so wichtig ist und welche Rolle für sie zwischenmenschliche Beziehungen in Entwicklungsteams spielen – all das verrät die Werner-von-Siemens-Fellow in dieser Folge. Also, hören Sie rein!

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Carmen Hentschel (Moderatorin): https://www.carmen-hentschel.de/

„Wir sind erst am Beginn der Quantenära“. Passend zum 100-jährigen Bestehen der Quantenmechanik spricht Carmen Hentschel in der fünften Folge von »Ring der Zukunft« mit Cornelia Denz, der Präsidentin der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt (PTB) und Vorsitzenden des Stiftungsrats.

Wir begeben uns auf eine gedankliche Zeitreise zurück ins Jahr 1875 – zur Entstehung des metrischen Systems – und erfahren von Cornelia Denz, welche Bedeutung dieses für die Welt hatte und was die Metrologie heute will: noch genauere Messungen. Welche Rolle Präzision in der Quantentechnologie spielt, was die Voraussetzungen für erfolgreiche Forschung in diesem Bereich sind und welche Möglichkeiten Quantentechnologie mit sich bringt - auch darüber sprechen wir mit Cornelia Denz. In ihrer Rolle als Vorsitzende des Stiftungsrates der Stiftung Werner-von-Siemens-Ring gibt sie zudem Einblick in die Funktion der Stiftung als Bindeglied zwischen Forschung und Gesellschaft.

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Carmen Hentschel (Moderatorin): https://www.carmen-hentschel.de/

„Materialien sind das, was die Welt im Innersten zusammenhält.“ In der vierten Folge von »Ring der Zukunft«, dem Podcast der Stiftung Werner-von-Siemens-Ring, spricht Carmen Hentschel mit der ausgezeichneten Werner-von-Siemens-Fellow Janine George. Janine forscht an der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung in Berlin und lehrt computergestütztes Materialdesign an der Friedrich-Schiller-Universität Jena.

In dieser Episode erfahren Sie, wie KI, Supercomputer und Quantenmechanik die Materialforschung revolutionieren. Janine George erklärt, wie computergestützte Ansätze Entwicklungszeiten für neue Materialien dramatisch verkürzen können – von Materialien für Solarzellen über Batteriematerialien bis hin zu Ersatzmaterialien bei Rohstoffknappheit. Sie teilt ihre persönliche Forschungsreise, berichtet von ihrer Motivation und gibt Einblicke, wie sie mit ihrer Forschung in international vernetzten Teams und mit interdisziplinärer Zusammenarbeit zur Umsetzung der Energiewende beiträgt.

Hinweis der Redaktion: Seit der Aufzeichnung hat Janine George die Plattform X verlassen und einen Account auf BlueSky (molecularxtal.bsky.social) gestartet.

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„Wir verschieben die Grenzen des technologisch Machbaren.“ In dieser Folge spricht Moderatorin Carmen Hentschel mit den Preisträgern des Werner-von-Siemens-Rings 2024, Michael Kösters von TRUMPF und Peter Kürz von ZEISS SMT, über die bahnbrechende High-NA-EUV-Lithographie – eine Technologie, die die Herstellung von Mikrochips revolutioniert.

Die beiden Experten erklären, wie Mikrochips mit mehr als 10 Milliarden Transistoren auf Flächen hergestellt werden, die so groß sind wie ein Daumennagel, warum ihre Arbeit als eines der kompliziertesten Industrieprojekte der Welt gilt, welche Herausforderungen die High-NA-EUV-Technologie mit sich bringt und wie ihre Arbeit den Fortschritt in der Halbleitertechnologie vorantreibt. Dabei sprechen sie über Herausforderungen, wie etwa die Produktion von extrem präzisen Optiken und die Optimierung der EUV-Lasertechnologie. Außerdem sprechen sie über die Zusammenarbeit mit ASML – dem weltweit einzigen Hersteller von EUV-Maschinen –, die Bedeutung der Teamarbeit und darüber, wie Innovationen durch kreative Lösungen und jahrzehntelanges Know-how entstehen. Abschließend geben sie einen Ausblick auf die weitere Entwicklung der High-NA-EUV-Technologie und deren Bedeutung für den Technologie- und Wirtschaftsstandort Europa.

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Carmen Hentschel (Moderatorin): https://www.carmen-hentschel.de/

„KI ist für mich wie ein Hobby, das ich zum Beruf machen durfte.“ In der zweiten Folge »Ring der Zukunft«, dem Podcast der Stiftung Werner-von-Siemens-Ring, spricht Carmen Hentschel mit dem ausgezeichneten Werner-von-Siemens-Fellow und Junior-Professor für Wirtschaftsinformatik an der Uni Potsdam Dr. Marcus Grum.

In dieser Episode ergründen wir die faszinierende Welt des neuronalen Modellierens. Unsere Moderatorin spricht mit Marcus Grum über seine Forschung zu KI-basierten Anwendungssystemen und erkundet dabei mit ihm die Zukunft der KI und ihre vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten, die unsere Arbeitswelt revolutionieren könnten. Außerdem berichtet Marcus Grum über die Ausgestaltung grüner KI und seinen Arbeitsalltag an der Uni Potsdam. Er gibt Einblicke in die Chancen, die sich nach seiner Auszeichnung als Jungwissenschaftler für ihn ergeben haben, und erzählt, welche Themen er zuhause mit seiner Frau diskutiert. Begleiten Sie uns auf eine aufregende Reise in die Welt der KI und lassen Sie sich von den zukunftsweisenden Ideen und Perspektiven von Marcus Grum begeistern. Besuchen Sie unsere Website oder folgen Sie uns auf LinkedIn, wenn Sie mehr über die Stiftung erfahren möchten.

Stiftung Werner-von-Siemens-Ring:

Carmen Hentschel (Moderatorin): https://www.carmen-hentschel.de/

Dr. Marcus Grum: https://www.uni-potsdam.de/de/nachrichten/detail/2023-11-21-wirtschaftsinformatiker-dr-marcus-grum-ausgezeichnet