Accelerated Design of Advanced Alloys with Reduced Critical Raw Materials Content
Das Ziel des COMET-Moduls A3Red ist die beschleunigte, KI-gestützte Entwicklung von Hochleistungslegierungen mit geringem oder keinem Gehalt an kritischen Rohstoffen. Zu diesem Zweck werden generische Bausteine für die multiskalige Modellierung von Werkstoffen entwickelt und in eine interoperable und modulare Forschungsplattform integriert. Die multiskalige Modellierung nutzt die inhärenten Prozess-Struktur-Eigenschafts-Beziehungen metallischer und intermetallischer Werkstoffe und überbrückt die Lücke zwischen atomarer und kontinuierlicher Skala mithilfe von Ansätzen des maschinellen Lernens. Die Plattform und die entwickelten Modelle werden modular aufgebaut sein und für die ausgewählten Legierungen validiert werden. A3Red wird sich auf funktionelle magnetische Materialien ohne Seltenerdelemente (fREEmag), auf fortschrittliche Aluminiumlegierungen aus sekundären Quellen für den Einsatz in hochfesten strukturellen Anwendungen und hochleitfähigen elektrischen Überlandleitungen (SustAl) sowie auf radikal neue hochtemperaturbeständige Metalllegierungen konzentrieren. Darüber hinaus wird die entwickelte Methodik als Grundlage für zukünftige Anwendungen auf alle Arten von Materialien und Verarbeitungsprozessen dienen und kann sogar auf die integrierte Produktentwicklung ausgeweitet werden.
Thematische Schwerpunkte
- Beschleunigtes, iteratives Design mit hybriden und multiskaligen Methoden für nachhaltigere Materialien.
- Neuartige experimentelle Methoden zur Synthese, Verarbeitung und Charakterisierung fortschrittlicher Werkstoffe.
- KI-basierte Überbrückung von Skalen von atomaren bis zur Kontinuumsskala mittels physikalischer und maschineller Modelle, um zugrundeliegende Mechanismen zu verstehen und zu nutzen.
- Entwicklung von digitalen Tools für ein effizientes Materialdesign auf Basis von FAIR-Daten (auffindbar, zugänglich, interoperabel, wiederverwendbar) aus Experimenten, Theorie und Literatur.
- Demonstration für Reduzierung kritischer Rohstoffe und/oder der erhöhten Verwendung von Sekundärrohstoffen für drei zukunftsträchtige Werkstoffgruppen.
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Das COMET-Modul A3Red wird im Rahmen von COMET – Competence Centers for Excellent Technologies durch BMIMI, BMWET, und den Bundesländern Steiermark, Oberösterreich und Kärnten gefördert. COMET wird durch die FFG abgewickelt.
Weitere Informationen:
FFG: https://www.ffg.at/
COMET: https://www.ffg.at/comet
Fördergeber
Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft mbH
Land Oberösterreich, Abteilung Wirtschaft und Forschung
Land Kärnten, Kärntner Wirschaftsförderungs Fonds
Land Steiermark, Wirtschaft, Arbeit, Finanzen, Wissenschaft und Forschung
Bundesministerium für Wirtschaft, Energie und Tourismus
Bundesministerium für Innovation, Mobilität und Infrastruktur
Partner
Firmenpartner
- AMAG Rolling GmbH
- LUMPI-BERNDORF Draht- und Seilwerk GmbH
- MAGNA Auteca GmbH
- Miba Sinter Austria GmbH
- Treibacher Industrie AG
- Hammerer Aluminium Industries GmbH
- MatCalc Engineering GmbH
Wissenschaftliche Partner
- Austrian Academy of Sciences – Erich Schmid Institute of Materials Science
- Montanuniversität Leoben – Chair of Nonferrous Metallurgy
- Montanuniversität Leoben – Chair of Physical Metallurgy
- Montanuniversität Leoben – Chair of Metal Forming
- TU Wien – Institute of Materials Science and Technology
- University for Continuing Education Krems – Center for Modeling and Simulation
- FH-OÖ Forschung und Entwicklung
- Czech Academy of Sciences – Institute of Physics of Materials
- Max-Planck-Institut für Nachhaltige Materialien GmbH
Team at MCL
Das COMET-Modul A3Red wird von einem interdisziplinären Team geleitet, das umfassende Expertise in den Bereichen Materialdesign, Charakterisierung und digitale Integration vereint:
Daniel Scheiber leitet die Gruppe Computational Materials Design. Mit seiner Forschung konzentriert er sich auf die multiskalige Modellierung von Materialien. Diese reicht von der atomaren bis zur makroskopischen Ebene, sowie auf beschleunigte Strategien im Materialdesign, die eine effiziente Entwicklung von Materialien der nächsten Generation ermöglichen.
Natalia Bedoya leitet das Software Development Team und ist als Data Steward am MCL tätig. Sie ist für die Entwicklung leistungsfähiger Softwarelösungen sowie ein nachhaltiges Datenmanagement verantwortlich und schafft damit die digitale Grundlage für datengetriebene Materialforschung.
Gerald Ressel leitet die Gruppe Materials Design and Characterization. Sein Fokus liegt auf der Untersuchung von Struktur-Eigenschafts-Beziehungen in innovativen Materialien. Durch den Einsatz moderner Charakterisierungsmethoden trägt er dazu bei, mechanische und physikalische Eigenschaften gezielt zu verstehen und zu optimieren.
Gemeinsam verbindet das Team computergestütztes Design, experimentelle Validierung und digitale Infrastruktur, um Innovationen in der Materialentwicklung voranzutreiben.
Publikationen
Recent Advancements in Bulk Processing of Rare-Earth-Free Hard Magnetic Materials and Related Multiscale Simulations
Daniel Scheiber, Andrea Bachmaier, Adv. Eng. Mater. 2026; 28, e202502032. https://doi.org/10.1002/adem.202502032
Spannende Fortschritte in der Entwicklung seltenerdfreier Magnetmaterialien - ein entscheidender Schritt für nachhaltige und zuverlässige grüne Energietechnologien
Unser neues Paper „Recent Advancements in Bulk Processing of Rare-Earth-Free Hard Magnetic Materials and Related Multiscale Simulations“ von Daniel Scheiber und Andrea Bachmaier untersucht die neuesten Fortschritte in der Volumenverarbeitung und in multiskaligen Simulationen für vielversprechende Materialien wie α-MnBi, τ-MnAl, L1₀-FeNi, α″-Fe₁₆N₂, Fe–Ta und Fe₂P.
Die Arbeit zeigt, wie multiskaliges Modellieren und innovative Verarbeitungstechniken den Weg zu leistungsstarken, nachhaltigen Magnetmaterialien ebnen und das ganz ohne den Einsatz kritischer Seltenerd-Elemente.
Außerdem wurde die Veröffentlichung von der Redaktion als Editor’s Choice ausgezeichnet!
Zum Paper: https://doi.org/10.1002/adem.202502032
News
Kick-off fREEmag
Das fREEmag-Projekt wurde am 20. April 2026 mit einem Kick-off-Meeting gestartet, an dem ein Konsortium aus führenden wissenschaftlichen und industriellen Partnern teilnahm. Ziel dieses zukunftsweisenden Vorhabens ist es, die Entwicklung hochleistungsfähiger, seltenerd-freier Hartmagnetmaterialien zu beschleunigen. Durch die Kombination integrierter Multiskalenmodellierung mit modernen experimentellen Methoden soll die Abhängigkeit von kritischen Rohstoffen in Elektromotoren und Windkraftanlagen reduziert werden.
Im Zentrum von fREEmag steht das Verständnis und die gezielte Steuerung der Prozess-Struktur-Eigenschafts-Beziehungen in MnBi-basierten Hartmagneten. Dadurch wird sichergestellt, dass die entwickelten Materialien nicht nur leistungsfähig, sondern auch nachhaltig und wirtschaftlich einsetzbar sind. Die enge Verknüpfung von Theorie, Simulation und datengetriebener KI ermöglicht es, die Lücke zwischen atomarer Materialentwicklung und industrieller Produktion zu schließen.
Durch die enge Zusammenarbeit von Wissenschaft und Industrie etabliert das Konsortium eine effiziente und schnelle Entwicklungskette für die nächste Generation grüner Technologien. Damit stärkt fREEmag die Resilienz von Lieferketten und positioniert die beteiligten Partner an der Spitze des globalen Übergangs zu einer nachhaltigen und kreislauforientierten Wirtschaft.