KI-gestützte Stahlproduktion: Wie neue Simulationsmodelle die Materialqualität revolutionieren

Wie das Fachmagazin The Manufacturer berichtet, hat das britische Softwarehaus MatAlytics eine Förderung in Höhe von 619.000 Pfund von Innovate UK erhalten – und zwar für ein Vorhaben, das auf den ersten Blick wenig mit unserem Alltag in der Tragwerksplanung zu tun hat, bei näherer Betrachtung aber erstaunlich tief in unsere Materialbasis hineinwirkt. Mit seiner physikbasierten KI namens CITRUS will das Unternehmen die Vorhersage des thermomechanischen Verhaltens und der Mikrostruktur von Stahlbrammen grundlegend verändern. Das ist nicht irgendein Laborexperiment, sondern ein Werkzeug, das nach den Aussagen der Entwickler Walz- und Wärmebehandlungsprozesse künftig realistischer abbilden soll als bisherige Verfahren.

Warum die Brammenroute für Tragwerksplaner kein Randthema ist

Wir müssen berücksichtigen, dass die mechanischen Kennwerte, mit denen wir täglich rechnen – Streckgrenze, Zähigkeit, Schweißeignung – nicht am Reißbrett entstehen, sondern im Walzwerk und im Ofen. Genau dort setzt CITRUS an. Wo heute, wie das Unternehmen schildert, kostenintensive, langsamere und weniger genaue Simulationsmethoden laufen, soll künftig eine KI treten, die das Verhalten von Stahl und Metall während des Wiedererwärmens vor dem Walzen präziser modelliert.

Für uns ist das eben kein Effizienzthema der Stahlhersteller allein. Wenn die Prozessfenster besser beherrschbar werden, dann sinken die Streuungen der Materialkennwerte – und damit verschiebt sich eine jener Unschärfen, die wir bislang empirisch über Sicherheitsbeiwerte abdecken. Die Engstelle, die in dem Bericht immer wieder anklingt, liegt ausgerechnet in den gasbefeuerten Öfen vor dem Walzen: teuer im Unterhalt, schwer zu modellieren, und exakt der Bereich, an dem CITRUS ansetzen will.

Eine Brücke zwischen Nottingham und Fulda

MatAlytics ist laut The Manufacturer aus einem Promotionsprogramm der University of Nottingham hervorgegangen, das bis ins Jahr 2010 zurückreicht, und baut mit dem aktuellen Zuschuss auf eine frühere Förderung von 100.000 Pfund durch Innovate UK auf. Die Mittel stammen aus dem Frontier-AI-Programm, das KI-Start-ups in Großbritannien gezielt von der Proof-of-Concept-Phase in die industrielle Skalierung bringen soll. Das Volumen von 619.000 Pfund ist überschaubar für eine ganze Branche, aber durchaus typisch für eine Validierungs- und Pilotphase.

Spannend für unsere Praxis ist, dass die Technologie ausdrücklich nicht auf Stahl beschränkt bleiben soll. Im Bericht werden Anwendungsfelder von Kernenergie und Fusionsforschung über Wasserstoffwirtschaft und Offshore/Öl & Gas bis hin zu Luft- und Raumfahrt skizziert – also Sektoren, deren Strukturen teilweise denselben werkstoffmechanischen Regeln folgen wie unsere Tragwerke. Wenn physikbasierte KI in all diesen Bereichen an Vorhersagekraft gewinnt, bekommen wir es mittelfristig mit Werkstoffen zu tun, deren Eigenschaften entlang der gesamten Prozesskette dokumentiert und gesteuert sind.

Worauf wir als Planer achten sollten

Solange CITRUS sich noch in der Proof-of-Concept-Phase bewegt und die Validierung an realen Anlagen erst anläuft, sind konkrete Auswirkungen auf unsere Stahllieferungen nicht seriös abschätzbar. Empfehlenswert bleibt trotzdem, die Entwicklung im Auge zu behalten – nicht weil sie morgen schon alles verändert, sondern weil sie den Boden dafür bereitet, dass Werkstoffkennwerte künftig nicht mehr nur Charge-zu-Charge schwanken, sondern gezielt aus einem vorhersagbaren Prozess heraus entstehen.

Wir sollten deshalb bei der nächsten Werkstoffbestellung nicht nur Lieferform und Güte hinterfragen, sondern langfristig auch stärker auf die Prozessdokumentation des Herstellers achten. Denn je stärker physikbasierte Werkzeuge Einzug in die Stahlproduktion halten, desto mehr verschiebt sich das, was wir bislang als gegeben hingenommen haben – die unvermeidliche Materialstreuung – hin zu einer Größe, die wir gemeinsam mit der Industrie verantworten müssen.