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Der Braunschweigische Hochschulbund und seine Stiftung ehren mit dem Heinrich-Büssing-Preis 2023 und einer feierlichen Preisverleihung:

Dr.-Ing. Alexander Henkes

Titel der Dissertation: „Artificial Neural Networks in Continuum Micromechanics“

Wenn Flugzeug-Passagiere wüssten, wie dünn die Flugzeugwand um sie herum ist, würde den meisten wohl kalter Angstschweiß auf der Stirn stehen: Bei einem Airbus A310 sind es im Rumpfbereich zum Beispiel oft nur 2 Millimeter. So unvorstellbar das auch sein mag – es ist sicher und millionenfach bewährt.

Bevor Leichtbauteile in einem Flugzeug oder in anderen Bereichen zum Einsatz kommen, stehen intensive Forschungs-, Entwicklungs- und Testarbeiten an. Dabei werden Computersimulationen eingesetzt, um aufwändige Experimente ressourcenschonend zu ergänzen. „Bei modernen Materialien stoßen wir jedoch auf ein Problem“, erklärt Dr. Alexander Henkes. Verändern die Forschenden beispielsweise auf mikroskopischer Ebene die Zusammensetzung von partikel- oder faserverstärkten Verbundwerkstoffen, so ändert sich das Verhalten des gesamten Bauteils – und das auch noch in Abhängigkeit von seiner geplanten Form und Materialschwankungen.  Solche Bauteile mit den herkömmlichen Computersimulationen zu testen, ist schwierig. Dr. Henkes: „Die Berechnungen können sehr rechenintensiv sein – Wochen bis Monate. Um diese hochgenauen Berechnungen trotzdem durchführen zu können, braucht es also neue Wege; besonders für kleinere Unternehmen, die sich keine teuren Rechenzentren leisten können. Hier kommt meine Arbeit ins Spiel.“

Der Ingenieur entwickelte in seiner Dissertation Methoden, die auf Künstlicher Intelligenz basieren und die hochintensiven Berechnungen stark beschleunigen. So können aufwendige Simulationen um bis zu 1800-mal schneller durchgeführt werden. Dr. Henkes umgeht dabei ein typisches Problem Künstlicher Intelligenz (KI): „Um den Datenhunger dieser KI-basierten Methoden zu umgehen, nutze ich wiederum KI-basierte Methoden, die zum Beispiel die aufwendige Beschaffung von Daten durch CT-Scanner etc. stark reduzieren. Zusätzlich sind physikalische Gesetze in das Modell integriert.“ Geplante Leichtbauteile – etwa für ein Flugzeug oder ein Automobil – können auf diese Weise künftig wesentlich schneller und ressourcenschonender getestet werden.

Eine Jury bewertete diese wissenschaftliche Leistung als herausragend und zeichnete Dr. Henkes dafür nun mit dem Heinrich-Büssing-Preis 2023 aus. Der vom Braunschweigischen Hochschulbund und seiner Stiftung verliehene Preis umfasst ein Preisgeld von 10.000 Euro.

Aktuell arbeitet Dr. Henkes an der ETH Zürich im renommierten ETH Postdoc Fellowship: „Meine derzeitige Forschung knüpft an den herausforderndsten, aber dringlichsten Punkten meiner Dissertation an. KI-basierte Methoden benötigen leider häufig viel Energie. Das Training von großen Modellen wie ChatGPT kann mehrere Millionen Dollar Äquivalent an Strom kosten. In meiner Dissertation habe ich bereits energetische Leichtgewichte entwickelt. Aber da geht noch mehr.“ Dr. Henkes wird also auch zukünftig dazu beitragen, Künstliche Intelligenz als ein ressourcenschonendes Instrument bei der Entwicklung leistungsstarker Bauteile – wie einer Flugzeugwand – zu etablieren.

 

Vorgeschlagen von Prof. Dr. Henning Wessels
Institut für rechnergestützte Modellierung im Bauingenieurwesen