UMWELT-CAMPUS BIRKENFELD

KI und Optimierung der Fertigungsprozesse in der keramischen Industrie – Fördergelder auch für den Umwelt-Campus der Hochschule Trier in Birkenfeld

Für die einen ist es Routine, für die anderen ein Fragezeichen. Um Licht in das Dunkel unseres Wissens zu bringen, haben wir weit ausgeholt um das „Projekt 3DKI“ für welches auch der Umwelt-Campus der Hochschule Trier in Birkenfeld Forschungsgelder erhält, zu verstehen. Denn was hat es auf sich, mit den KI-Fertigungsprozessen in Sachen „keramische Industrie“? Und wie verbinden sich die Orte Trier, Koblenz, Birkenfeld, Höhr-Grenzhausen, Mettlach und der Westerwald?

Wir wünschen Ihnen viel Spaß beim Entdecken:

Keramik zwischen Alltagsbild und Hochtechnologie

Keramik gehört zu jenen Werkstoffen, die im Alltag oft übersehen werden, obwohl moderne Industrie ohne sie kaum funktionieren würde. Während der Begriff im öffentlichen Bewusstsein noch immer vor allem mit Geschirr, Fliesen oder Sanitärobjekten verbunden ist, hat sich parallel dazu eine hochspezialisierte technische Keramik entwickelt, die längst zu den tragenden Materialien moderner Industriegesellschaften zählt. In Energieanlagen, in der Umwelttechnik, im Maschinenbau, in der Elektronik und in der Medizintechnik sind keramische Bauteile vielfach unverzichtbar – meist unsichtbar, aber funktional entscheidend.

Gerade diese Diskrepanz zwischen Wahrnehmung und tatsächlicher Bedeutung erklärt, warum technologische Entwicklungen im Bereich der Keramik häufig unterschätzt werden. Dabei steht der Werkstoff derzeit an einem Übergangspunkt: Neue Fertigungsmethoden und der gezielte Einsatz Künstlicher Intelligenz verändern nicht nur Produktionsabläufe, sondern auch die Frage, wofür Keramik künftig eingesetzt werden kann – und unter welchen ökologischen Bedingungen.

Wenn Künstliche Intelligenz industrielle Keramik berechenbar macht

Technische Keramiken zeichnen sich durch Eigenschaften aus, die für viele Zukunftstechnologien entscheidend sind: hohe Temperatur- und Korrosionsbeständigkeit, geringe Abnutzung und eine lange Lebensdauer. Gleichzeitig gelten sie als anspruchsvoll in der Herstellung. Schon geringe Abweichungen bei Materialzusammensetzung, Dichteverteilung oder Temperaturführung können zu Rissbildung, Verzug oder Ausschuss führen.

Hier setzt der Einsatz Künstlicher Intelligenz an. Durch die kontinuierliche Auswertung von Sensordaten, Prozessparametern und Materialeigenschaften lassen sich Fertigungsprozesse in Echtzeit überwachen und anpassen. KI-gestützte Systeme erkennen kritische Abweichungen frühzeitig, optimieren Brennkurven oder Druckparameter und reduzieren fehlerhafte Chargen. Keramik wird dadurch nicht einfacher, wohl aber zunehmend berechenbar – eine zentrale Voraussetzung für industrielle Skalierung und neue Anwendungsfelder.

3D-Druck als Schlüssel für neue keramische Bauteile

Besonders deutlich zeigt sich dieser Wandel in der additiven Fertigung. Der keramische 3D-Druck ermöglicht Geometrien, die mit klassischen Press-, Gieß- oder Spritzgießverfahren kaum realisierbar sind. Dazu gehören filigrane Gitterstrukturen, gezielt poröse Bauteile oder komplexe innenliegende Kanäle, die für Wärmeübertragung, Filtration oder chemische Prozesse genutzt werden.

In Verbindung mit KI-gestützten Simulations- und Designwerkzeugen lassen sich diese Strukturen gezielt auf Belastung, Materialverbrauch oder Temperaturverteilung optimieren. Ziel ist nicht die Erzeugung spektakulärer Formen, sondern die Entwicklung funktionaler Bauteile, die mit weniger Materialeinsatz eine höhere Leistung erbringen und über lange Zeit stabil bleiben. Additive Fertigung wird damit zu einem Instrument, Keramik ressourceneffizienter und funktional präziser einzusetzen.

Keramik in Rheinland-Pfalz: Tradition, Industrie und klare Unterschiede

Rheinland-Pfalz ist seit langem eine bedeutende Keramikregion – allerdings mit sehr unterschiedlichen Ausprägungen. Unternehmen wie Villeroy & Boch in Mettlach prägen das öffentliche Bild keramischer Tradition bis heute und stehen für Design-, Haushalts- und Sanitärkeramik mit internationaler Ausstrahlung. Diese industrielle Linie gehört zur kulturellen und wirtschaftlichen Geschichte der Region, ist jedoch nicht identisch mit dem Feld der technischen Hochleistungskeramik, das im Mittelpunkt aktueller Forschungsförderung steht.

Diese technische Keramik ist vor allem im Westerwald und angrenzenden Regionen verankert. Dort entstehen seit Jahrzehnten Hochtemperaturbauteile für Industrieöfen, Reaktorauskleidungen für die chemische Industrie, verschleißfeste Komponenten für Pumpen und Ventile oder elektrisch isolierende Substrate für die Leistungselektronik. Hinzu kommen keramische Bauteile für Brennstoffzellen, Wasserstoff-Elektrolyseure sowie Filter- und Membransysteme für die Wasser- und Abwasseraufbereitung. Diese Produkte sind im Alltag weitgehend unsichtbar, bilden jedoch das Rückgrat zahlreicher industrieller Prozesse.

Unsichtbare Bauteile mit zentraler Funktion im Alltag

Die Forschung zur KI-gestützten additiven Fertigung zielt darauf ab, genau solche Bauteile weiterzuentwickeln. Im Mittelpunkt stehen nicht Konsumgüter, sondern funktionale Komponenten für Energie-, Umwelt- und Medizintechnik. Dazu zählen beispielsweise keramische Wärmetauscher zur effizienten Nutzung industrieller Abwärme, poröse Filter für Wasser- und Abluftsysteme, elektrisch isolierende Trägerstrukturen für Leistungselektronik oder hochverschleißfeste Bauteile für den kontinuierlichen Betrieb von Maschinen und Anlagen.

Durch optimierte Geometrien und präzisere Fertigungsprozesse sollen diese Bauteile langlebiger, materialärmer und zuverlässiger werden. Der Nutzen liegt dabei weniger in spektakulären Einzelprodukten als in der Summe vieler technischer Verbesserungen, die Energie sparen, Wartungsaufwand reduzieren und industrielle Prozesse stabilisieren.

Zwischen Effizienzgewinn und Energieaufwand

Ökologisch betrachtet ist die Entwicklung der technischen Keramik ambivalent. Einerseits ermöglichen keramische Bauteile höhere Wirkungsgrade, längere Nutzungsdauern und geringere Emissionen über den Lebenszyklus von Anlagen hinweg. In vielen Bereichen der Energie- und Umwelttechnik sind sie ein zentraler Hebel für Effizienzsteigerungen.

Andererseits ist die Herstellung keramischer Bauteile energieintensiv. Hohe Brenntemperaturen und lange Prozesszeiten verursachen relevante Emissionen, insbesondere dort, wo fossile Energieträger eingesetzt werden. Auch die Gewinnung hochreiner Rohstoffe ist mit Umweltbelastungen verbunden. Effizienzgewinne durch KI entfalten ihren ökologischen Nutzen daher nur dann, wenn sie in Konzepte eingebettet sind, die erneuerbare Energien, Materialkreisläufe und eine längere Produktnutzung systematisch mitdenken.

Warum öffentliche Forschung hier eine Schlüsselrolle spielt

Vor diesem Hintergrund kommt der öffentlich geförderten Forschung eine besondere Bedeutung zu. Sie schafft Räume, in denen technologische Innovation, industrielle Praxis und ökologische Bewertung gemeinsam gedacht werden können. Anwendungsnahe Forschung ermöglicht es, neue Fertigungsmethoden zu erproben, ohne sie sofort unter reinen Kostendruck zu stellen, und eröffnet zugleich Wege für den direkten Technologietransfer in Unternehmen.

Gerade in einem Feld, das sowohl große industrielle Potenziale als auch ökologische Zielkonflikte birgt, sind interdisziplinäre Forschungsverbünde von zentraler Bedeutung. Sie verbinden Materialwissenschaft, Informatik und Ingenieurwesen und leisten damit einen Beitrag dazu, technologische Entwicklung langfristig verantwortungsvoll auszurichten.

Ein regionaler Forschungsverbund mit industrieller Zielrichtung

Ein Beispiel für einen solchen Ansatz ist das nun geförderte Verbundprojekt „3DKI – Nachhaltige Additive Fertigung von Keramik: Integration von Künstlicher Intelligenz und Optimierung von Prozess- und Ressourceneffizienz“, an dem die Universität Koblenz, die Hochschule Koblenz, der Umwelt-Campus Birkenfeld der Hochschule Trier sowie das Forschungsinstitut für Glas – Keramik in Höhr-Grenzhausen beteiligt sind. Ziel des Projekts ist es, die additive Fertigung keramischer Bauteile durch den gezielten Einsatz Künstlicher Intelligenz weiterzuentwickeln und zugleich Prozessstabilität, Ressourceneffizienz und Bauteilqualität zu verbessern.

Im Folgenden veröffentlichen wir nach dem für uns wichtigen „Vorspann“ die Pressemitteilung des Umwelt-Campus Birkenfeld zum Projekt 3DKI in voller Länge:

„Projekt 3DKI: 7,8 Millionen Euro für Forschung im Bereich Additive Fertigung

Wirtschaftsministerin Daniela Schmitt hat den vier Forschungspartnern, der Universität Koblenz, Hochschule Koblenz, Hochschule Trier Umwelt-Campus Birkenfeld und dem Forschungsinstitut für Glas – Keramik in Höhr-Grenzhausen, Zuwendungsbescheide in Höhe von rund 7,8 Millionen Euro für das Forschungsprojekt „Nachhaltige Additive Fertigung von Keramik: Integration von Künstlicher Intelligenz und Optimierung von Prozess- und Ressourceneffizienz – 3DKI“ überreicht. Das Vorhaben wird aus Mitteln des Europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) und aus Landesmitteln gefördert und stärkt den Ausbau des Kompetenzzentrums für den keramischen 3D-Druck in Rheinland-Pfalz.

„Mit der Integration von KI und der Optimierung zentraler Fertigungsprozesse leisten wir einen wichtigen Beitrag zur Effizienzsteigerung in der keramischen Industrie“, sagte Wirtschaftsministerin Daniela Schmitt. „Das Projekt zeigt einmal mehr, wie Forschungsinstitute und Unternehmen in Rheinland-Pfalz erfolgreich zusammenarbeiten, um unsere Industrie fit für die Zukunft zu machen. Die keramische Industrie hat einen hohen Stellenwert und ist ein bedeutender Standortfaktor in Rheinland-Pfalz.
Die 3D-Drucktechnologie und die Anwendung von KI birgt enormes Potenzial – für den Wirtschaftsstandort Rheinland-Pfalz ebenso wie für die internationale Wettbewerbsfähigkeit unserer Industrie.“

Mit der Förderung werden die Integration von Künstlicher Intelligenz und ressourcenschonenden Verfahren weiter vorangetrieben, um die Prozessstabilität, die Fertigungseffizienz und die Qualität keramischer Bauteile deutlich zu erhöhen. Das Kompetenzzentrum zur additiven Fertigung anorganisch-nichtmetallischer Werkstoffe wird hierfür mit erweiterten 3D-Druckmethoden und modernen Analysetools ausgestattet.

Getragen wird das Vorhaben von einem Verbund aus der Universität Koblenz, der Hochschule Koblenz, dem Umwelt-Campus der Hochschule Trier und dem Forschungsinstitut für Glas – Keramik GmbH. Informatik, Chemie und Ingenieurwissenschaften arbeiten dabei eng zusammen und ermöglichen einen unmittelbaren Technologietransfer in die industrielle Praxis.
„Dieses Projekt ist ein wunderbares Beispiel für den sprichwörtlichen Blick über den Tellerrand: Es verbindet Kompetenzen über Standorte, Disziplinen und Institutionen hinweg – zum Nutzen der Wirtschaft und zum Wohl unseres Landes“, betonte Wirtschaftsministerin Daniela Schmitt.

Der Umwelt-Campus der Hochschule Trier übernimmt in dem Projekt die Aufgaben die Prozesse der additiven Fertigung ressourceneffizienter zu gestalten. Dies erfolgt unter anderem durch die Optimierung von Druckdüsen mittels Strömungssimulationen und der additiven Fertigung der optimierten Bauteile im Metall 3D-Druck. Weiterhin werden Materialien aufbereitet, um in einem Kreislaufprozess erneut in der additiven Fertigung eingesetzt zu werden. Hierzu wird ein neuartiger 3D-Drucker entwickelt und im Verbund die Qualität der erzeugten Bauteile überprüft. „Ein tolles interdisziplinäres Projekt, in dem jeder Projektpartner seine Stärken perfekt einbringen kann“ so Prof. Wahl vom Umwelt-Campus in Birkenfeld. „Dass wir uns mit unserem Profilthema Nachhaltigkeit in das Rheinland-Pfalz-weite Vorhaben einbringen, stärkt sowohl den Umwelt-Campus der Hochschule Trier als auch den gesamten Verbund,“ ergänzt Prof. Dr. Dorit Schumann, Präsidentin der Hochschule Trier.“

Vortext / Kommentar: Christph Maisenbacher (diesmal KI-supported) – 10. Dezember 2025
Quelle (vollständig zitierter Text): Hochschule Trier – Umwelt-Campus Birkenfeld – Presse- und Öffentlichkeitsarbeit – Kerstin Görtz
Link-Zitate: alle Zitate, die wir übernehmen sind im Text mit einem Link versehen
Social-Media-Teaser: ChatGPT
Foto 1: © Umwelt-Campus Birkenfeld / @Frau Dr. rer. nat. Anita Razavi, Universität Koblenz – Foto 2: © Umwelt-Campus Birkenfeld / @Jannik Scheer

Dieser Text in LEICHTER SPRACHE ist veröffentlicht unter: https://www.trierer-umschau.de/2025-12-10-ab/