Doppelerfolg für die Universität Stuttgart

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) hat in ihrer Sitzung am 17. Mai 2023 die Förderung für den transregionalen Sonderforschungsbereich SFB-TRR 161 „Quantitative Methoden für Visual Computing“ (Sprecher Prof. Daniel Weiskopf, Visualisierungsinstitut der Universität Stuttgart) für weitere vier Jahre verlängert. Neu Bewilligt wurde zudem der SFB-TRR 364 „SynTrac“ (Sprecherschaft TU Braunschweig), an dem die Universität Stuttgart mitbeteiligt ist.

Der Rektor der Universität Stuttgart, Prof. Wolfram Ressel, freut sich sehr über die DFG-Entscheidung. „Die Bewilligung der zwei Transregios ist ein großer Erfolg für die Universität Stuttgart und gibt uns enormen Schub für die anlaufende Exzellenzstrategie. Sonderforschungsbereiche und Transregios sind Flaggschiffe der deutschen Wissenschaftslandschaft, die unseren exzellenten Forschenden die Bearbeitung innovativer, anspruchsvoller und langfristig konzipierter Forschungsvorhaben ermöglichen. Die aktuelle Entscheidung der DFG trägt maßgeblich dazu bei, dass wir uns – gemeinsam mit unseren Partnerinstitutionen – weiterhin wichtigen Zukunftsthemen widmen können. Beide Projekte –Visual Computing ebenso wie die hochintegrierte Flugzeugentwicklung – tragen klar dazu bei, die (digitale) Welt von morgen aktiv mitzugestalten.“

Der SFB-TRR 161 hat das Ziel, den Umgang mit stetig wachsenden Informationsmengen zu erleichtern. Die Forschenden untersuchen unter anderem die Qualität und Anwendbarkeit von computergestützten Methoden zur Visualisierung von Daten, um sie auf die Bedürfnisse der Menschen abzustimmen. Das Verbundprojekt wird von den Universitäten Stuttgart und Konstanz getragen, eingebunden sind auch die Ludwig-Maximilians-Universität München und die Universität Ulm. Der SFB-TRR 161 geht bereits in die dritte Förderperiode geht und hat ein Volumen von 8 Millionen Euro auf vier Jahre.

Hinter Visual Computing, also der computergestützten Verarbeitung und Darstellung von Bildinformationen, verbergen sich zahlreiche Anwendungen aus Forschung, Industrie sowie dem privaten Umfeld, etwa die Visualisierung von Messdaten oder Simulationen, virtuelle Landkarten und Rundfahrten oder Analysewerkzeuge für den medizinischen Bereich. „Der SFB-TRR 161 bringt Expertinnen und Experten aus den verschiedenen Bereichen zusammen, die für Visual Computing benötigt werden“, sagt Sprecher Prof. Daniel Weiskopf. „Die Ergebnisse der ersten beiden Förderperioden zeigen den Erfolg dieser Zusammenarbeit: Es ist uns gelungen, einen Beitrag zur nationalen und internationalen Entwicklung des Fachgebiets zu leisten und Visual-Computing-Techniken sowie ihre Anwendung voranzutreiben.“

So haben die rund 50 Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Verbundprojektes unter anderem erforscht, wie man durch spezielle Verfahren das Risiko für Cyber-Sickness, also der Müdigkeit und Übelkeit nach längerer Nutzung von Virtual Reality reduzieren kann. Ebenso untersuchten sie, welche Voraussetzungen notwendig sind, um von Usern in der Hand gehaltene Displays mit auf dem Kopf getragenen Geräten wie VR- oder AR-Brillen zu kombinieren. Auch in Anwendungen zum automatischen Zeichnen von U-Bahn-Karten oder der Erforschung des kollektiven Verhaltens von Geparden kamen die im SFB-TRR 161 entwickelten Methoden zum Einsatz.

In der dritten Förderperiode will der SFB-TRR 161 die bisher entwickelten Methoden und Ansätze weiter verbessern und in Anwendungen integrieren. Aufbauend auf den Erkenntnissen aus den ersten beiden Förderperioden sowie aktuellen Entwicklungen möchten sich die Wissenschaftler*innen darüber hinaus verstärkt neuen Forschungsfragen widmen. „In den letzten vier Jahren hatte zum Beispiel das Thema Immersion einen großen Einfluss auf unsere Forschung. Daher möchten wir den Bereich weiter ausbauen und Mixed-Reality-Anwendungen zu einem Schwerpunkt in der dritten Förderperiode zu machen“, sagt Vizesprecher Prof. Falk Schreiber von der Universität Konstanz. „Auch mit der Frage, wie gut Anwender die visuell dargestellten Phänomene verstehen, werden wir uns noch intensiver auseinandersetzen.“

Um die Weichen für einen klimaneutralen Luftverkehr zu stellen, müssen neben den Antrieben auch die Flugzeuge selbst und ihre Komponenten optimiert werden. Durch einen hohen Grad von integrierten Funktionen und Bauteilen können Gewicht, Größe und Energieverbrauch gesenkt und gleichzeitig Leistung und Effizienz gesteigert werden. Doch wie groß sind diese Effekte wirklich, welches Potenzial und welche Synergieeffekte ergeben sich bei hochintegrierten Transportflugzeugen? Diesen Fragen gehen Forschende im Sonderforschungsbereich/Transregio-Projekt “Synergies of Highly Integrated Transport Aircraft” (SynTrac) nach. Dieser wird unter Federführung der Technischen Universität Braunschweig zusammen mit der Universität Stuttgart, der Leibniz Universität Hannover sowie dem Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt DLR von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) ab 1. Oktober 2023 zunächst für drei Jahre und neun Monate gefördert.

Vor dem Hintergrund des Pariser Klimaabkommens und des europäischen Green Deals, die eine Reduzierung des Energieverbrauchs von Flugzeugen um 50 Prozent bis 2035 fordern, suchen die Forschenden nach Wegen, um die Gesamteffizienz von Flugzeugen zu steigern. In zahlreichen Teilprojekten loten sie die Synergien und Potentiale einer hochintegrierten Flugzeugentwicklung aus. In einer multidisziplinären, systemübergreifenden Sicht auf den Entwicklungsprozess von Flugzeugen nutzen sie die Wechselwirkungen von Aerodynamik, Akustik, Flugphysik, Strukturmechanik und Thermodynamik, um durch innovative Ansätze zukünftige hocheffiziente Flugzeuge zu entwickeln.

Ein Schwerpunkt von SynTrac ist die Integration des Antriebs in die Flugzeugzelle, die neue Möglichkeiten zur systemübergreifenden Optimierung und Funktionsintegration bietet. Aus diesem hohen Grad der Integration ergibt sich eine hohe Komplexität, zum Beispiel beim Entwurf von Bauteilen und bei der Konstruktion. In disziplinübergreifenden Teams prüfen die Forschenden zunächst die wichtigsten voneinander abhängigen physikalischen Prozesse im Flugzeug, welchen Einfluss sie auf die Umwelt haben und wie gut sie sich integrieren lassen. In einem nächsten Schritt werden sie untersuchen, wie sich daraus durch diese Zusammenlegung oder Zusammenfassung von Funktionen neue Synergien ergeben können und wie groß schließlich der Synergieeffekt ist. Die Synergien werden etwa in der Flugzeugkonstruktion, der Akustik, der Aero- und Thermodynamik.

„Mit dem neuen Sonderforschungsbereich zur Luftfahrt bauen wir auf einer jahrelangen Zusammenarbeit mit der Universität Stuttgart auf. Zwei Standorte der Luftfahrtforschung bündeln jetzt ihre Kräfte, um so Grundlagen für die Ausschöpfung bedeutender Potenziale zu schaffen, die für die Nachhaltigkeit in der Luftfahrt erforderlich sind“, sagt Prof. Sabine C.Langer, Sprecherin des Sonderforschungsbereiches.

„In SynTrac forschen wir an den Schnittstellen der Fachdisziplinen und Komponenten. Damit gewinnen wir nicht nur neue Erkenntnisse. Wir bilden auf diesem Wege eine neue Generation an Ingenieur*innen aus, die in der Lage sein werden, die damit verbundenen Potentiale in zukünftige Produkte umzusetzen“, sagt Prof. Stephan Staudacher, Co-Sprecher des Sonderforschungsbereiches.