TWI: NSIRC

The National Structural Integrity Research Centre


Antwort auf den Bedarf der Industrie

In diesem Video vom 17. September 2018 geben Natasha Kaplinsky und Duncan Golestani vom Nachrichtenanbieter ITN auf Englisch einen Einblick in TWIs Zusammenarbeit mit mehr als 35 Universitäten.

Antwort auf den Bedarf der Industrie

4:20 min, © TWI Ltd, 17. September 2018


Das National Structural Integrity Research Center (NSIRC) ist eine vom TWI gegründete und verwaltete postgraduale ingenieurwissenschaftliche Einrichtung, die Wissenschaft und Industrie vereint. Es arbeitet mit dem führenden akademischen Partner Brunel University London und weltweit mit mehr als 35 Universitäten zusammen und wird seit der Gründung von den Sponsoren BP und der Lloyd´s Register Foundation unterstützt.

NSIRC wird über einen Zeitraum von zehn Jahren von 2012 bis 2020 voraussichtlich 530 Postgraduierte betreuen. Mit fast 110 Doktoranden und über 70 MSc-Masteranden übertrifft das NSIRC seine Ziele bereits: dreizehn Doktoranden haben bereits ihre Promotion abgeschlossen, und zehn weitere werden noch vor Jahresende ihre Doktorarbeit einreichen. Bisher (Juli 2018) erzielten die Absolventen eine Beschäftigungsquote von 100%, da alle nach Abschluss der Forschungsprojekte Arbeitsplätze in ihren Fachgebieten fanden. 
Die Forschungsprogramme widmen sich unter anderem folgenden Themen:
  • Entwicklung und experimentelle Bewertung von Robotern zur Inspektion von Lagertanks
  • Neue Techniken für Mischverbindungen in zukünftigen Automobilbauteilen
  • Verstehen der Auswirkungen der additiven Fertigung mit Kaltspritzen auf nanostrukturierte Legierungen mit hoher Entropie
Die Studenten kommen aus über 25 Ländern. 30% von ihnen sind weiblich, was deutlich über dem nationalen Durchschnitt von 9% liegt. In den ersten fünf Jahren haben die Studenten der NSIRC ihre Forschungsarbeit  in mehr als 100 Artikeln für Peer-Review-Zeitschriften und Konferenzen veröffentlicht. Sie haben außerdem über 30 Preise gewonnen und Praktika bei führenden internationalen Instituten erworben.

Universitäre Forschung im industriellen Umfeld

Unter dem Motto „Sicherheit ins Leben rufen … weil das Leben wichtig ist“  berichtet Prof. Aamir Khalid, Technology Director, TWI Ltd, in diesem zwölf Minuten langen englischsprachigen Video von 2016 über „universitäre Forschung in einem industriellen Umfeld.“

Universitäre Forschung im industriellen Umfeld

12:08 min, © Lloyd's Register Foundation, 4. Nov. 2016


Fragestellung (0:01)

Prof. Aamir Khalid adressiert in diesem Vortrag folgende zwei Fragen:

  • Wie werden Hochschulabsolventen und Doktoren, wie werden Masters und PhDs für die Industrie bereitgestellt?
  • Wie wird eine Umgebung geschaffen, in dem universitäre Forschung darauf abzielt, Produkte und Dienstleistungen für den Markt zu entwickeln? 

TWI – Eine Forschungseinrichtung (0:33)

Das TWI ist eine Forschungseinrichtung. Sie hat 700 industrielle Mitglieder, macht 89 Mio € Umsatz und hat weltweit 900 Angestellte in der Forschung und Entwicklung. Die Mitglieder zahlen eine jährliche Gebühr von etwa 2000 € für klein- und mittelständische Unternehmen bis etwa 100.000 € für Großunternehmen wie BP und Rolls Royce. Sie interessieren sich zum einen für Forschung, die sie in ihrem Industriesektor unterstützt und junge Mitarbeiter anzustellen. 

Sind TWI-Mitglieder an Strukturintegrität interessiert? (1:07)

Strukturintegrität ist „Die Wissenschaft zu gewährleisten, dass nichts zerbricht und sicher betrieben werden kann“. Die Integrität einer Struktur hängt von folgenden drei Hauptelementen ab, die von Ingenieuren berücksichtigt werden muss, wenn eine Struktur für eine gewünschten Lebensdauer ausgelegt und konstruiert wird:
  • Materialeigenschaften, wie Festigkeit, Zähigkeit, Härte, Elastizität und Rissfortpflanzungsgeschwindigkeit
  • Belastungen wie äußere Kräfte und Momente sowie Eigenspannungen und deren Verteilung über die Struktur
  • Fehler und deren Art, Größe und Lage sowie der Zuverlässigkeit der Inspektion und Überwachung

Ausgangssitution (1:29)

Der Minister für Universitäten und Wissenschaft, David Willetts suchte 2012 nach „einer neuen Art von industriell geführter Universität für die Weiterbildung von Hochschulabsolventen.
Zur gleichen Zeit suchten die TWI-Mitglieder nach:
  • Industriereifen Doktoren und Mastern in Großbritannien
  • Industriefokussierte Forschung, die industrielle Probleme löst und nicht um Zitate kämpft

NSIRC (1:59)

Daher wurde das National Integrity Research Centre (NSIRC) mit der Vision geschaffen, „ein weltweit anerkanntes Zentrum für Industrie-getriebene akademische Exzellenz im Gebiet der Strukturintegrität“ zu sein. Dessen Mission ist es, Forschung durchzuführen und Kurse für Hochschulabsolventen anzubieten die für die Industrie relevant sind. Außerdem wird ein Beitrag für Schaffung und Aktualisierung von etwa 100 Normen und Regeln geleistet, in denen die Forschungsergebnisse implementiert werden.

Unterschiede zwischen NSIRC und einer traditionellen Universität (2:19)


Konventionelle Uni

Ziel: Akademische Anerkennung
Leitung: Intern (Universitätsrat)
Finanzierung: Stiftung

  (über Forschungsrat) / staatlich
Technology Readiness Level:

   - TRL 1-3

   - als Nachfolger TRL 4-6
Qualifikationen: Akademisch


Gebiet: Weitreichend
Innovation: Von Neugier angetrieben


Strategie: Professionell


Ort: Eine einzelne Stadt

NSIRC

Ziel: Industrieller Vorteil / Impakt
Leitung: Extern (Industrie)
Förderung: Durch die Industrie

  (über SIRF) / Industriell-öffentlich
Technology Readiness Level:

   - TRL 4-6

   - Als Ausgangspunkt TRL 1-3
Qualifikationen: Akademisch, professionell und berufsbildend
Gebiet: Disziplinen der Strukturintegrität
Innovation: Anwendungsorientiert, Umsetzbarkeitsbestrebt
Strategie: Interdisziplinärer Geschäftsplan
Ort: Netzwerk mit Zentrum in Cambridge



Das NSIRC soll sich von einer traditionellen Universität unterscheiden. Bei einer traditionellen Universität geht es, überspitzt gesagt, vor allem um die akademische Anerkennung, obwohl auch die traditionellen Universitäten bereits in Richtung auf angewandte Forschung und Industrieunterstützung in Bewegung geraten sind. Aber es gibt noch einige Universitäten, die sehr traditionell sind und von einem Universitätsrat geleitet, während das NSIRC von einem industriellen Aufsichtsrat kontrolliert wird.
Viele Universitäten arbeiten auf den Technolog Readiness Levels TRL 1-3 und setzen diese in Anwendungen um, aber das NSIRC den Universitäten aufzeigt, welche Grundlagenforschung betrieben werden muss, um den industriellen Mitgliedern zu dienen.

Größenordnung des NSIRC (3:15)

Die Idee ist, einige Universitäten in der Hauptgeschäftsstelle des TWI zu vereinen. Es handelt sich um ein auf 10 Jahre ausgelegtes Programm in folgender Größenordnung:

  • 330 PhD-Doktoranden in 10 Jahren
  • 200 MSc-Masteranden in 10 Jahren
  • 60 Berufsschüler in industriellen und akademischen Disziplinen in 10 Jahren
Das zehnjährige Programm hat vom März 2012 bis März 2022 ein Budget von 167 Mio €, das wie folgt aufgeteilt ist:
  • 61 Mio € für F&E-Gebäude und deren Infrastruktur
  • 50 Mio € für F&E-Programme von den drei industriellen Sponsoren BP, Loyd’s Register Foundation und TWI
  • 17 Mio € für Anlagen, die TWIs eigene F&E-Anlagen ergänzen
  • 39 Mio € durch Verbundforschungsprojekte die von der Europäischen Kommission und der Britischen Regierung finanziert werden

Gebäude des NSIRC (3:40)

Der Bau der 20.000m² großen Gebäude , die für die Strukturintegritätsforschung konzipiert und ausgerüstet sind begann im November 2013. Im Juli 2014 war der Bau in vollem Gang, und im August 2015 wurden die Gebäude feierlich mit vollfunktionsfähigen Anlagen eröffnet, so dass das PhD-Programm beginnen konnte.
Industrielle Aufgabenstellung für die 330 Doktoranden, 200 Masteranden und 60 Berufsschüler in technischen Berufen.

Aufgabenstellung (3:56)

Die Aufgabenstellung stammt von den drei Hauptsponsoren BP, Loyd’s Register Foundation und TWI im Auftrag seiner industriellen Mitglieder. Neben den Beiträgen der Hauptsponsoren wird die Finanzierung wird unter anderem durch europäisch und staatlich geförderte Verbundforschungsprojekte (H2020, UKRI und Marie Curie), durch die Mitgliedsbeiträge der industriellen Mitglieder des TWI sowie durch die teilnehmenden Universitäten unterstützt. 

Universitäre Teilnehmer im November 2016 (4:13)

Eine große Anzahl von britischen Universitäten nahm bereits im November 2016 an dem Programm teil. Diese platzieren ihre Mitarbeiter, ihre Doktoranden und Ihre Masteranden (MSc-Studenten) auf dem Geländes des TWI in Cambridge. Es gibt drei Level der Zusammenarbeit:

  • Casual: Die gelegentliche Zusammenarbeit, bei der eine Universität 1-2 Doktoranden ihre Untersuchungen am NSIRC durchführen
  • Engagement: Wie nach einer Verlobung, können mehrere Mitarbeiter am NSIRC arbeiten
  • Marriage: Wie nach der Heirat haben sich mehrere Universitäten für eine dauerhafte Zusammenarbeit entschlossen. Von diesen arbeiten mehrere Professoren, Hochschullehrer und wissenschaftliche Mitarbeiter am TWI
Außerdem nahmen in den ersten 1½ bis 2 Jahren bereits mit steigender Tendenz fünf Universitätspartner von ausländischen Universitäten aus China, Malaysia, Litauen und Südkorea teil.

Im November 2016 waren bereits 140 Aufgabenstellungen bestätigt worden, 74 Doktorarbeiten hatten bereits begonnen und 66 waren ausgeschrieben. Die Aufgabenstellungen fokussieren sich auf die industrielle Anwendbarkeit und die akademische Strenge.

Programm-Demographie (5:21)

Das Programm zielt auf eine geschlechtsneutrale 50:50-Verteilung von männlichen und weiblichen Teilnehmern ab, wobei mit Stand vom Oktober 2016 bereits eine 68:32-Verteilung von männlichen und weiblichen Mitarbeitern erreicht wurde die zu 24% aus Großbritannien, zu 38% aus der restlichen Europäischen Union und zu 38% aus der restlichen Welt kamen.

Co-location (5:39)

Die akademischen Mitarbeiter setzen sich wie folgt zusammen:
  • 44 Universitäre Mitarbeiter
  • 74 Doktoranden
  • 11 Masteranden
Die industriellen Mitarbeiter bestanden mit Stand vom Oktober 2016 aus:
  • 500 Mitarbeiter von TWI Ltd
  • 40 Mitarbeiter von Plant Integrity Ltd
Das Projekt basiert auf dem Zusammenleben der Doktoranden, Masteranden und universitären Mitarbeiter in einer industriellen Umgebung mit den 500 Mitarbeitern von TWI Ltd und den 40 Mitarbeitern der als Tochterunternehmen gegründeten Plant Integrity Ltd.

Die teilnehmenden Universitäten sind unter anderem (Stand November 2016):

• Cambridge
• Manchester
• Brunel
• Southampton
• Coventry
• Cranfield

• London South Bank
• Edinburgh
• Greenwich
• Birmingham
• Leicester

• Nottingham

 

• Strathclyde
• Surrey
• Sheffield Hallam
• Kaunas Univ. of Technology
• Leeds
• Univ. Technlogy Malaysia
• Transport Systems Catapult


Die universitären und industriellen Mitarbeiter arbeiten in den selben Großraubüros, in denen die Mitarbeiter gemischt werden: Die universitären Mitarbeiter, die sich auf TRL 1-4 fokussieren sitzen neben TWI-Mitarbeitern, die sich auf TRL 4-6 fokussieren und Mitarbeitern von Plant Integrity Ltd, die industrielle Geräte auf TRL 6-9 herstellen. Darüber hinaus gibt es die 700 industriellen Mitglieder des TWI, die regelmäßig zu Besuch kommen, bzw. ihre Mitarbeiter am TWI arbeiten lassen. Das sind die End User, die die Forschung anleiten, wobei alle am gleichen Ort arbeiten.


Universitätsmitarbeiter, Doktoranden und Masteranden nutzen die gemeinsamen Laborflächen in der gleichen Halle wie das TWI Ltd. und Plant Integrity Ltd. Es gibt Laborbereiche für TRL 1-9, die sich das TWI mit Brunel und South Bank University teilt, TWI-Laborflächen für TRL 4-6 sowie solche von TWI und Plant Integrity für TRL 6-9.
Bei der Labornutzung wurden eine Menge von Themen adressiert, wie Arbeitssicherheit und Vertraulichkeit berücksichtigt, was aufgrund der langjährigen Erfahrung des TWI erfolgreich durchgeführt werden konnte. Brunel University hat eine Menge von Geräten und Anlagen im Wert von 17 Mio € bereitgestellt. Die akademische Forschung wird von allen Seiten von industrierelevanten Entwicklungen und Hochschulabsolventen umgeben.

Sport auf dem Gelände (7:57)

Es gibt viele gemeinsam genutzte Sporteinrichtungen auf dem Gelände des TWI. Wenn Wettkämpfe ausgetragen werden, finden diese nie zwischen Cambridge University und TWI sowie nie zwischen Brunel University und einer anderen Universität statt, sondern der Wettkampf wird zwischen unterschiedlichen Technologien ausgetragen: z.B. das Materialprüfungs-Team gegen das Schweißtechnologie-Team, wobei das Materialprüfungsteam sich aus Sportlern von verschiedenen Universitäten zusammensetzt. Jeder ist mit seiner Technologie verheiratet und versucht, diese Technologie voranzubringen und nicht nur die Institution, für die er arbeitet.


Das Management arbeitet sehr hart daran, die institutionellen Barrieren abzubauen, um das Ziel zu erreichen, die Technologie weiterzuentwickeln. Es ist sogar möglich, auf dem Gelände standesamtlich zu heiraten, was sehr angenehm ist, so dass man nie weiß, was noch kommen kann.

Promotion und Qualifikation (8:59)

In der Zeit vor der Gründung des NSIRC wurden von 2004 bis 2012 sechzig PhDs promoviert:

  • Akademische Zielerfüllung
    • PhD-Abschluss: 100 %
    • PhD-Abschluss in der dafür vorgegebenen Zeit: 98 %
    • PhD-Stelle innerhalb von 3 Monaten nach der Promotion: 100 %
    • Veröffentlichungen in hochakzeptierten Journalen: 2 pro PhD

  • Industrieller Ansatz
    • Durch die Industrie geförderte Doktoranden: 100 %
    • Doktoranden die an industrierelevanten Problemen arbeiten: 100 %
Da in einem industriellen Umfeld gearbeitet wird, muss die Doktorarbeit in der dafür vorgesehenen Zeit durchgeführt werden. Der Fortschritt wird alle drei Monate hinterfragt – wenn die Arbeit nicht rechtzeitig abgeschlossen wird sogar wöchentlich, was sehr anstrengend und aufwendig sowohl für den Studenten als auch für seinen Betreuer ist. Notfalls kümmert sich ein betreuender Professor intensiv um das, was zum Abschluss der Promotion nötig ist.

80 % der Absolventen finden eine Arbeitsstelle in der Industrie und 20 % an Akademien, alle in dem Bereich, in dem sie promoviert haben, so dass sie ihre Technologie voranbringen. Niemand endete im Finanz- oder Buchhaltungssektor, was als großer Erfolg angesehen werden kann.

In der Zeit von 2014 bis 2015 haben von den 22 MSc-Hochschulabsolventen 91 % eine Beschäftigung in der Industrie gefunden und 9 % setzten ihre Ausbildung als PhD-Doktoranden fort.

Ein wirklich wichtiger Aspekt ist, dass die Durchführung der Doktorarbeiten zum Verkauf von 300 industriell genutzten Prüfgeräten wie Teletest FOKUS geführt hat. Als Beispiel sei hier ein niederfrequentes Langstrecken-Ultraschall-Prüfgerät erwähnt, mit dem im Erdreich vergrabene Pipelines untersucht werden können. Über 20 Doktoranden haben in den letzten 10 Jahren an der Entwicklung dieses Systems gearbeitet, und 300 dieser Systeme wurden bereits verkauft. Das zeigt, dass die Doktoranden wirklich Industrieerfahrung sammeln können, da sie auf Bohrinseln und in Alaska eingesetzt wurden. Es ist wichtig, dass sie während der Promotion erfahren, was die Arbeit im industriellen Umfeld bedeutet.

Fallbeispiel: Langstreckenultraschalluntersuchung (11:43)

Am Fallbeispiel der Langstreckenultraschalluntersuchung kann wie folgt aufgezeichnet werden, wie die universitäre Forschung von 2004 bis 2012 den Markt durchdrungen hat:
  • 5 Doktoranden trugen zur Konstruktion der Elektronik des Ultraschallmessgeräts bei
  • 4 Doktoranden trugen zur Entwicklung der Sensoren bei
  • 11 Doktoranden befassten sich bei der Untersuchung von Tausenden von Pipelines in unterschiedlichsten Umgebungsbedingungen mit der Applikationsentwicklung und Datenvalidierung

Diskussion (12:08)

Im Anschluss an den Vortrag wird im Video die 4 Minuten lange Diskussion wiedergegeben.

SIRF - Structural Integrity Research Foundation

Prof. Richard Clegg erklärt in diesem Video vom 19. Juli 2017 auf Englisch die Aktivitäten der Lloyd's Register Foundation's in der Structural Integrity Research Foundation (SIRF).

3:28 min, © TWI Ltd, 19. Juli 2017


Dr. Heine Gerretsen erläutert in diesem englischsprachigen Video vom 19. Juli 2017 BPs Aktivitäten in der Structural Integrity Research Foundation (SIRF).

2:24 min, © TWI Ltd, 19. Juli 2017


Weitere Informationen

Für in Süddeutschland, Österreich und der Schweiz ansässige Unternehmen sind weitere Informationen über die diesbezüglichen Aktivitäten am TWI und National Structural Research Center (NSIRC) von AluStir verfügbar. Bitte kontaktieren Sie uns per Telefon (+49 6024 636 0123) oder E-Mail (stephan.kallee@alustir.com).