„Wir würdigen heute Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, die mit ihren herausragenden Publikationen maßgeblich zur Sichtbarkeit und Wirkung der Universität Stuttgart beitragen“, sagte der Prorektor für Forschung und nachhaltige Entwicklung Prof. Manfred Bischoff. Die ausgezeichneten Veröffentlichungen aus allen zehn Fakultäten zeigten die große thematische Vielfalt, hohe Qualität und Innovationskraft der Stuttgarter Forschung.
Der Publikationspreis, ist mit je 2.500 Euro dotiert und wird ohne Ansehen der Karrierestufe vergeben. Entsprechend vielfältig und divers waren die Ausgezeichneten, ihre Präsentationen und ihre Perspektiven. In Kurzvorträgen stellten die Autor*innen die Publikationen vor. Mit dem Einsatz von Alltagsgegenständen, Comicbildern oder Fragen ans Publikum wurden auch sehr komplexe Forschungsthemen prägnant und kurzweilig vermittelt. Veranstaltungen wie diese, so Bischoff, trügen dazu bei, „den Stuttgarter Weg der vernetzten Disziplinen weiterhin lebendig zu gestalten.“
Fakultät 1: Urban Contact Zones
Marktplätze, Parks oder S-Bahnhöfe – sie alle sind „Urban Contact Zones“. Der Begriff beschreibt städtische Räume, in denen sich Menschen mit verschiedenen sozialen und kulturellen Hintergründen, Erfahrungen und Lebensgewohnheiten begegnen. Diese Räume fördern Austausch und Zusammenleben, sind aber oft auch von Konflikten und Machtungleichgewichten geprägt. Das Buch „Urban Contact Zones“, herausgegeben von Prof. Astrid Ley und Dr. Josefine Fokdal vom Städtebau-Institut (SI), reflektiert Forschungsprojekte der Abteilung „Internationale Urbanistik und Entwerfen“ aus den vergangenen zehn Jahren und wirft einen Blick in die Zukunft. Gute Städte entstünden dadurch, dass Unterschiede Platz bekommen, betonte Ley. Je dichter, digitaler und einsamer moderne Städte würden, desto mehr Bedeutung bekämen Orte, an denen Menschen lernten, ihre unterschiedlichen Interessen zu verhandeln: Nicht Facebook und TikTok, sondern öffentliche Räume hielten Gesellschaften zusammen.
Fakultät 2: Dynamisches Gleichgewicht
Seine Forschung zu Wechselwirkungen zwischen dem Wachstum von Biofilmen, Scherkräften und der Dynamik von Strömungswegen illustrierte Kerem Bozkurt, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Wasser- und Umweltsystemmodellierung (IWS), in einem Video. Darin sitzen bunte Comic-Bakterien hungrig im Restaurant. Ein Kellner eilt mit vollen Tellern herein, woraufhin die Gäste kräftig wachsen, mit ihren dicken Leibern die Tische verschieben und schließlich durch die entstandenen breiten Durchgänge hinauspurzeln. Eine zu schnelle Strömung, so Bozkurt, führe zur Ablösung des Biofilms, während eine zu langsame die Bakterien „verhungern“ lasse. Um ein besseres Verständnis der Prozesse zu erreichen, kombinierten Bozkurt und andere Forschende am IWS mikrofluidische Experimente und numerische Simulationen. Relevant sind die Ergebnisse unter anderem für Biofilm-Anwendungen in der Biomineralisierung, etwa zur Bodenverfestigung, sowie für die Entwicklung von nachhaltigem Biobeton. Kerem Bozkurts Forschung ist angegliedert an den Sonderforschungsbereich 1313.
Fakultät 3: Neue Anwendungen für Xanthan
In Supermarktregalen ist das Verdickungsmittel Xanthan allgegenwärtig: Das natürlich vorkommende Polysaccharid ist in Fertigsaucen, Kaugummi oder Zahnpasta enthalten. Was in dem günstigen Rohstoff noch für Möglichkeiten stecken, hat Dr. Johanna Bruckner mit einer Forschungsgruppe am Institut für Physikalische Chemie untersucht. Durch Trocknung von ultraschallbehandelten Xanthan-Wasser-Lösungen teilte das Team das riesige Biopolymer in kleinere Abschnitte. Diese weisen statt der ursprünglichen Helixstruktur winzige Rillen oder Streifen auf, die zur Wellenlänge des natürlichen Lichts passen und sich – wie auf Schmetterlingsflügeln - als brillante Farben zeigen. Diese optischen Eigenschaften ermöglichen die umweltfreundliche Herstellung photonischer Filme unter Verzicht auf Schwefelsäure. Weitere Anwendungsmöglichkeiten gibt es in der Sensoren-Produktion oder im Soft-Robotics-Bereich.
Fakultät 4: Zerknitterte Zellmembranen
Indem er das goldene Verpackungspapier einer bekannten Praline zerknüllte, machte Prof. Stephan Nussberger vom Institut für Biomaterialien und biomolekulare Systeme (IBBS) seine Forschungsfrage anschaulich: „Können wir die Membran biologischer Zellen zerknittern?“ Was angesichts der flüssigen Natur von Lipidmembranen unmöglich scheint, gelang seinem Team mit DNA-Origami - einer Technik, mit der sich DNA-Moleküle in eine gewünschte Form falten lassen. Die Forschenden klebten DNA wie kleine Plättchen an die Membranen synthetischer Zellen. Die „Plättchen“ arrangierten sich zu größeren Einheiten um, wodurch Knicke, Dellen und Poren in den Membranen entstanden. „Function follows form!“, formulierte Nussberger in Umkehrung des bekannten Design-Prinzips. Durch die entstandenen Poren lassen sich Moleküle in die Zelle hinein und aus ihr heraus transportieren, was neue Möglichkeiten in der Pharmakologie und synthetischen Biologie eröffnen könnte. Die Experimente sollen nun mit biologischen Zellen fortgesetzt werden. An dem interdisziplinären Projekt waren auch Forschende der Fakultät 8 beteiligt.
Fakultät 5: Leistungsstärkere Fehlerschutz-Codes
Verrauschte Bilder sind die Folge von Fehlern bei der digitalen Übertragung. Um sie zu verhindern, werden den Nutzdaten beim Sender gezielt Bits hinzugefügt, anhand derer der Empfänger Fehler erkennt. Circa 40 Prozent der Bits bei Übertragungen dienten dem Fehlerschutz, sagte Prof. Stephan ten Brink vom Institut für Nachrichtenübertragung (INÜ). Im 5G Mobilfunkstandard werden sogenannte Polar Codes zum Fehlerschutz verwendet. Die wissenschaftlichen Mitarbeiter Andreas Zunker und Marvin Rübenacker haben in Zusammenarbeit mit anderen Forschenden am INÜ sowie an der RPTU Kaiserslautern neue „Row-Merged Polar Codes“ erdacht, die bei deutlich geringerem Aufwand noch besseren Schutz bieten: Mit 0,288 Quadratmillimetern brauchen sie auf einem Chip im Vergleich zu konventionellen Codes nur ein Drittel der Fläche. Auch der Hardware-Aufwand für die Dekodierung beim Empfänger wird reduziert. Row-Merged Polar Codes werden als aussichtsreiche Kandidaten für die Standardisierung der nächsten Mobilfunkgeneration 6G gehandelt.
Fakultät 6: 3D-Rekonstruktion in Echtzeit
Alle Teilnehmenden haben den Weg zum gut besuchten Veranstaltungsraum auf dem Campus Vaihingen gefunden, weil das menschliche Gehirn die Bilder der Augen zu einem dreidimensionalen Sinneseindruck verrechnet. Doch wie kann ein Roboter mit nur einer Kamera seinen Standort lokalisieren und gleichzeitig eine vollständige Karte seiner Umgebung erzeugen? Wei Zhang, Doktorand am Institut für Photogrammetrie und Geoinformatik (IfP), zeigte Videosequenzen eines Roboters, der dank der neuartigen Technologie HI-SLAM2 sicher durch eine Halle voller Hindernisse navigiert. Während in herkömmlichen Verfahren des „Simultaneous Localization and Mapping“ (SLAM) nur wenige markante Punkte der Umgebung erfasst werden, schafft HI-SLAM2 eine dichte 3D-Rekonstruktion in Echtzeit. Möglich wird das durch die vollständige Erfassung aller Pixel, eine trainierte Künstliche Intelligenz und innovative 3D-Visualisierungstechnik. Die Anwendungen sind sehr vielfältig: vom Staubsauger-Roboter über XR-Headsets bis zu Drohnen, die Katastrophengebiete kartieren.
Fakultät 7: Modulare digitale Zwillinge
Angesichts der aktuellen Krise stehen Industrieunternehmen unter hohem Druck, zukunftsfähige Geschäftsmodelle zu entwickeln. Nachhaltigkeit spielt dabei eine große Rolle. In enger Kooperation mit dem Fraunhofer-Institut für Arbeitswirtschaft und Organisation IAO hat ein Forschungsteam am Institut für Arbeitswissenschaft und Technologiemanagement IAT einen innovativen Ansatz entwickelt, um Nachhaltigkeitsinformationen zu erfassen, auszuwerten und für serviceorientierte Geschäftsmodelle nutzbar zu machen: sogenannte Modular Digital Twins (MDT). Sie bündeln Informationen über den gesamten Lebenszyklus von Produkten. Während herkömmliche digitale Zwillinge, erläuterte Dr. Moritz Hämmerle vom Fraunhofer IAO, nur einen Anwendungsbereich hätten, beispielsweise Predictive Maintenance, sei ein MDT so etwas wie ein Baukasten, der unterschiedliche digitale Geschäftsmodelle ermögliche. Die Forschenden implementierten MDT erfolgreich bei drei Unternehmenspartnern, unter anderem um den Energieverbrauch in der Produktion zu optimieren.
Fakultät 8: Theorie exakter Strukturen und Theorie der Reinheit
Ein farbenfroher Palast aus Legobausteinen, der bis ins Unendliche reicht: An diesem Bild konnten sich die Augen gut festhalten, während Kevin Schlegel seine Forschung zu exakten Strukturen erläuterte. Als exakte Strukturen, erklärte er, würden Anleitungen zur Konstruktion mathematischer Objekte bezeichnet. Durch die Analyse eines zusammengesetzten Objekts könne man die Anleitung dazu erschließen. Wenn es da nicht ein Problem gäbe: „Die meisten Anleitungen sind unendlich groß!“ Der Doktorand am Institut für Algebra und Zahlentheorie (IAZ) fand eine Lösung, indem er zwei voneinander unabhängige Theorien miteinander verband: die Theorie exakter Strukturen und die Theorie der Reinheit. Diese Verbindung hat vielfältige Anwendungen, insbesondere in der Darstellungstheorie, die sich mit der Untersuchung von Gruppen und Algebren durch ihre Darstellung als Matrizen oder lineare Abbildungen befasst.
Fakultät 9: George Orwell in Stuttgart
Der Berger Steg müsste eigentlich in „Orwell-Steg“ umbenannt werden, meinte Dr. Geoff Rodoreda vom Institut für Literaturwissenschaft. Denn über die einzige Neckarbrücke in Stuttgart, die die deutsche Wehrmacht vor dem Rückzug nicht gesprengt hatte, kam am 22. April 1945 George Orwell als Kriegsberichterstatter in die stark zerstörte Stadt. In hellsichtigen Berichten beschrieb der Schriftsteller die chaotischen ersten Tage nach dem Ende der Naziherrschaft, in denen es zu Plünderungen kam und französische und amerikanische Befehlshaber einander das Kommando über Stuttgart streitig machten. Dass und wie diese Erlebnisse auch Orwells dystopischen Jahrhundertroman „1984“ prägten, zeigt Rodoreda in einem Buch, für das er bislang kaum bekannte Briefe und Texte Orwells auswertete. In der Fachwelt, aber auch in der deutschen Öffentlichkeit, stieß die Publikation achtzig Jahre nach Kriegsende auf großes Interesse.
Fakultät 10: Schnittstellen zwischen Teams
„Wer hat schon mal in einem Team gearbeitet, das auf Ergebnisse eines anderen Teams warten musste?“, fragte Dr. Christian Mahringer in die Runde. Viele Hände gingen hoch. Der Akademische Mitarbeiter am Betriebswirtschaftlichen Institut (BWI) hat gemeinsam mit Prof. Anja Danner-Schröder (RPTU Kaiserslautern-Landau) untersucht, wie Akteur*innen in Unternehmen Schnittstellen zwischen Teams gestalten. Für den Erfolg strategischer Transformationsprozesse ist diese Frage zentral - denn Schnittstellen bestimmen, wie Teams miteinander zusammenarbeiten, Ressourcen teilen und dennoch eigenständig handeln können. Für das Projekt begleitete Mahringer agile Software-Teams ein Jahr lang an zwei bis drei Beobachtungstagen pro Woche. Sein Fazit: Schnittstellen werden durch formale Organisationspläne nicht ein für alle Mal entworfen, sondern entwickeln sich im laufenden Arbeitsprozess ständig weiter.
Prima!-Preis: Klimawandel verstehen
Für ihre Masterarbeit über die Modellierung von Brüchen in Eis erhielt Jana Sartorius, Doktorandin am Institut für Mechanik (MIB), den mit 1.000 Euro dotierten Prima!Preis, der jedes Jahr für herausragende Abschlussarbeiten von Absolventinnen vergeben wird. Ihre Arbeit befasst sich mit der plötzlichen Entwässerung großer Schmelzwasserseen auf Gletschern durch Risse. Um die durch den Klimawandel beschleunigten Prozesse besser zu verstehen, formulierte sie die physikalischen Herausforderungen mathematisch, entwickelte daraus Modelle, die sie numerisch umsetzte, und übertrug die Ergebnisse auf reale Experimente. Diesen ganzheitlichen Ansatz hob die stellvertretende Gleichstellungsbeauftragte Dr. Anda Degeratu in ihrer Laudatio besonders hervor.
Kontakt
Lena Jauernig
Redakteurin Wissenschaftskommunikation / Wissenschaftlicher Nachwuchs