Das Academic Innovator Program
Hidden Gems-Serie, Artikel 5
erstellt von Anton Du Plessis, Ph. D.
"Hidden Gems"-Serie
GeoDict ist eine innovative, modulare Software-Suite für die digitale Materialforschung und -entwicklung, die von der Math2Market GmbH entwickelt wurde. Sie ermöglicht 3D-Bildverarbeitung, mikrostrukturelle Modellierung und simulationsbasierte Materialcharakterisierung. Diese Reihe von Kurzartikeln bietet Einblicke in die „verborgenen Schätze“ der GeoDict-Software. Sie soll einige Stärken der Software aufzeigen, die zwar nicht neu, aber noch nicht allgemein bekannt sind. Ziel ist es, Informationen weiterzugeben, die für eine wachsende Anwenderbasis nützlich sind – in einem kurzen Format, das jeweils auf einfachen Beispielen basiert. Für detailliertere Demonstrationen oder Erläuterungen wenden Sie sich bitte direkt an uns.
Obwohl es dieses Programm bereits seit mehreren Jahren gibt, wissen viele Forscher an Universitäten noch immer nicht, dass es existiert. In diesem Artikel der Reihe „Hidden Gems“ werfen wir einen genaueren Blick darauf, was es zu bieten hat und warum es zu einer immer wertvolleren Ressource für die akademische Materialforschung geworden ist.
1. Einleitung
In der akademischen Forschung werden neue Ideen aus den Materialwissenschaften erprobt, hinterfragt, verfeinert und schließlich in praktische Technologien umgesetzt. Forscher untersuchen immer komplexere Mikrostrukturen, setzen experimentelle Beobachtungen in Zusammenhang mit dem Materialverhalten und entwickeln neue Methoden, um das Verhalten von Materialien besser zu verstehen.
Digitale Werkzeuge sind zu einem unverzichtbaren Bestandteil dieser Arbeit geworden. Mithilfe von Bildverarbeitung und quantitativer Bildanalyse lassen sich aussagekräftige Informationen aus Mikro-CT-, FIB-SEM-, Mikroskopie- und anderen Bilddaten gewinnen. Digitale Materialmodelle ermöglichen die Untersuchung von Strukturen, die experimentell nur schwer herzustellen sind, während physikalisch basierte Simulationen Aufschluss über Materialeigenschaften und lokale Felder geben, deren direkte Messung schwierig, kostspielig oder sogar unmöglich sein kann.
Die GeoDict-Software vereint diese Funktionen in einer einzigen professionellen Softwareplattform. Ausgehend von experimentellen Bildern oder virtuell erzeugten Mikrostrukturen können Forscher quantitative Charakterisierungen, Simulationen, Visualisierungen und die Erstellung von Berichten in einer integrierten Umgebung durchführen, ohne einen komplexen Software-Workflow aufbauen und pflegen zu müssen.
Math2Market selbst hat starke akademische Wurzeln. GeoDict entstand aus der Forschung am Fraunhofer-Institut für Industriemathematik ITWM, und wissenschaftliches Denken prägt nach wie vor sowohl die Software als auch das Unternehmen. Viele Mitglieder des Math2Market-Teams verfügen über einen Forschungshintergrund, wobei sich GeoDict im Laufe von Jahrzehnten durch enge Zusammenarbeit mit Universitäten, Forschungsinstituten und industriellen F&E-Teams weiterentwickelt hat.
Trotz dieser Tradition ist GeoDict in akademischen Kreisen nach wie vor weniger bekannt, als es seine Leistungsfähigkeit vermuten lassen würde. Ein wichtiger Grund dafür liegt auf der Hand: Professionelle wissenschaftliche Software übersteigt oft die Budgets kleinerer Forschungsgruppen, Nachwuchswissenschaftler und Projekte mit Schwerpunkt auf Lehre.
Um diese Hürde zu senken, hat Math2Market das „GeoDict Academic Innovator Program“ ins Leben gerufen. Das Programm bietet Hochschulen mit Promotionsrecht für 1.999 € pro Jahr Zugang zur nahezu vollständigen GeoDict-Software-Suite und macht so die professionelle bildbasierte Materialanalyse, die digitale Materialmodellierung und die physikbasierte Simulation für weitaus mehr Forschungsgruppen, Betreuer, Doktoranden und Studierende zugänglich.
2. Wie kann GeoDict zur wissenschaftlichen Forschung beitragen?
GeoDict ist besonders wertvoll für Forschungsfragen, bei denen die dreidimensionale Mikrostruktur eines Materials dessen Eigenschaften oder Leistungsfähigkeit bestimmt. Je nach Forschungsziel können Forscher mit experimentellen Bilddaten, digital generierten Mikrostrukturen oder Kombinationen aus gemessenen und modellierten Strukturen arbeiten.
Die größte Stärke liegt nicht in einem einzelnen Modul oder einer Simulationsmethode, sondern in der Möglichkeit, mehrere Schritte eines Forschungsworkflows innerhalb einer einzigen Softwareplattform zu kombinieren. Forscher können Daten importieren, deren Qualität verbessern, Materialphasen segmentieren, strukturelle Eigenschaften quantifizieren, repräsentative digitale Mikrostrukturen generieren, das Materialverhalten simulieren und die Ergebnisse mithilfe eines einheitlichen und reproduzierbaren Workflows dokumentieren.
| Forschungsbedarf | Wie GeoDict dies unterstützt |
|---|---|
| Arbeiten mit 3D-Bilddaten | Importieren, verarbeiten, segmentieren, visualisieren und analysieren Sie Mikro-CT-, FIB-SEM- und andere volumetrische Bilddatensätze |
| Quantifizierung von Mikrostrukturen | Messen Sie Porosität, Porengrößenverteilungen, Partikeleigenschaften, Faserorientierung, Tortuosität, Oberfläche und viele weitere strukturelle Deskriptoren |
| Verknüpfung von Struktur und Eigenschaften | Berechnen Sie effektive Materialeigenschaften wie Permeabilität, Diffusionskoeffizient, Leitfähigkeit, Steifigkeit, akustisches Verhalten und Filterleistung |
| Untersuchung von Konstruktionsänderungen | Modifizieren Sie bestehende Mikrostrukturen oder generieren Sie neue digitale Materialien, um zu untersuchen, wie die Geometrie die Leistung beeinflusst |
| Reduzierung von Routinearbeiten | Automatisieren Sie Arbeitsabläufe, speichern Sie Analyse-Rezepte und verarbeiten Sie mehrere Datensätze einheitlich |
| Unterstützung bei der Veröffentlichung wissenschaftlicher Arbeiten | Erstellen Sie reproduzierbare Arbeitsabläufe, dokumentierte Analysen, hochwertige Visualisierungen und standardisierte Berichte |
| Ausbildung von Studierenden | Führen Sie Studierende mithilfe von Software, die sowohl in der akademischen als auch in der industriellen Forschung eingesetzt wird, in die digitale Werkstofftechnik ein |
GeoDict wird in einer Vielzahl von Fachgebieten eingesetzt, darunter Batterien, Brennstoffzellen, Filtration, poröse Medien, Verbundwerkstoffe, technische Textilien, digitale Gesteinsphysik, additive Fertigung und viele weitere Bereiche. Die Abbildungen 1–7 zeigen eine kleine Auswahl aktueller Veröffentlichungen von Nutzern des „Academic Innovator Program“. Eine wesentlich umfangreichere Sammlung begutachteter Veröffentlichungen ist in der Datenbank „GeoDict Scientific Publications“ verfügbar.
Diese Beispiele veranschaulichen die Vielfalt der von GeoDict unterstützten wissenschaftlichen Forschung, die von der bildbasierten Charakterisierung bis hin zur Struktur-Eigenschafts-Simulation für eine Vielzahl unterschiedlicher Materialsysteme reicht.
3. Was ist das „GeoDict Academic Innovator Program“?
Das GeoDict Academic Innovator Program (AIP) ist eine stark vergünstigte Jahreslizenz, die ausschließlich Hochschulen mit Abschlussberechtigung zur Verfügung steht. Es bietet Zugriff auf nahezu die gesamte GeoDict-Software und ermöglicht Forschern und Studierenden die Durchführung bildbasierter Materialanalysen, digitaler Materialmodellierung und physikbasierter Simulationen innerhalb einer einzigen professionellen Softwareplattform.
Eine der größten Stärken des Programms ist seine Vielseitigkeit. Forschungsprojekte entwickeln sich oft in unerwartete Richtungen. Eine Studie beginnt vielleicht mit einer Bildanalyse und erfordert später Simulationen zur Permeabilität, Diffusionsfähigkeit, zur Mechanik, zu Elektrochemie oder zur Filtration. Anstatt die Nutzer auf eine kleine Auswahl an anwendungsspezifischen Werkzeugen zu beschränken, stellt das „Academic Innovator Program“ von Anfang an ein breites Spektrum an Funktionen zur Verfügung und ermöglicht so flexible Forschungsabläufe über verschiedene Disziplinen hinweg.
Zu den enthaltenen Funktionen gehören:
- Fortgeschrittene Bildverarbeitung für Mikro-CT- und FIB-REM-Datensätze
- KI-gestützte Bildverbesserung und Segmentierung
- Quantitative Charakterisierung der Mikrostruktur
- Digitale Materialerzeugung und -modifikation
- Strömungssimulation und Permeabilität
- Diffusions- und Transportsimulation
- Vorhersage mechanischer, elektrischer, thermischer und Akustik-Eigenschaften
- Simulationswerkzeuge für Filtration, Batterien, digitale Gesteinssimulation und fortschrittliche Werkstoffe
- Netzgenerierung sowie CAD-Import und -Export
- Python-Skripting und Workflow-Automatisierung
Eine vollständige Liste der enthaltenen Module sowie detaillierte Beschreibungen und Links zu den einzelnen Modulseiten finden Sie auf der Webseite des Academic Innovator Program.
Das „Academic Innovator“-Programm auf einen Blick
| Funktion | Beschreibung |
|---|---|
| Jahreslizenz | €1999 pro Jahr |
| Berechtigte Benutzer | Universitäten mit Promotionsrecht |
| Enthaltene Software | Nahezu die gesamte GeoDict-Software-Suite |
| Lizenztyp | Jährliche, an einen bestimmten Rechner gebundene Lizenz |
| Technischer Support | GeoDict-Forum |
| Fernzugriff | Im Lieferumfang enthalten (z. B. Windows Remote Desktop) |
| Weitere Informationen | Webseite zum „Academic Innovator Program“ |
Um das Programm erschwinglich zu gestalten und dennoch Zugriff auf fast die gesamte GeoDict-Plattform zu gewähren, gelten nur wenige Einschränkungen:
- Ausschließlich akademische, nicht-kommerzielle Nutzung an Hochschulen mit Abschlussberechtigung
- Maximale Simulationsgröße von 1024³ Voxeln (der Bildimport ist nicht begrenzt)
- Parallele Berechnung mit bis zu 8 CPU-Prozessen oder einer GPU
- Der FeelMath-Löser in ElastoDict ist nicht enthalten
- Der BEST-Löser in BatteryDict ist nicht enthalten
- Alle anderen Funktionen in BatteryDict und ElastoDict stehen weiterhin zur Verfügung
- Technischer Support wird über das GeoDict-Forum bereitgestellt
- Nur als jährliche, an einen bestimmten Rechner gebundene Lizenz erhältlich
Für viele Forschungsprojekte haben diese Einschränkungen kaum praktische Auswirkungen. Das „Academic Innovator Program“ bietet nach wie vor eine umfassende Umgebung für Bildanalyse, digitale Materialmodellierung und physikbasierte Simulationen, für die andernfalls mehrere spezialisierte Softwarepakete erforderlich wären.
4. Gibt es für Forscher noch andere Möglichkeiten der Lizensierung?
Ja. Das „Academic Innovator Program“ ist eine von mehreren Optionen der Lizensierung, die Forschungseinrichtungen zur Verfügung stehen und die jeweils darauf ausgelegt sind, unterschiedliche Arten von Nutzern und Projekten zu unterstützen.
Hochschulen können zudem Standardlizenzen für GeoDict mit einer beliebigen Kombination von Modulen erwerben. Diese Lizenzen sind mit einem akademischen Rabatt von 75 % gegenüber den kommerziellen Preisen erhältlich und können als node-locked-, Floating-, Cloud- oder HPC-Lizenzen konfiguriert werden. Sie bieten maximale Flexibilität für größere Forschungsprojekte, gemeinsam genutzte Einrichtungen oder spezialisierte Rechenumgebungen.
Forscher bei gemeinnützigen Organisationen sowie Universitätsgruppen, die kommerzielle Auftragsforschung betreiben, haben möglicherweise Anspruch auf spezielle Lizenzen für gemeinnützige Organisationen (NPO), die im Vergleich zu den kommerziellen Preisen mit einem Rabatt von 50 % angeboten werden.
Für größere Einrichtungen ermöglichen Unternehmenslizenzen einer unbegrenzten Anzahl von Nutzern innerhalb der Organisation den Zugriff auf GeoDict im Rahmen einer einzigen Lizenzvereinbarung. Dies kann eine attraktive Option für Universitäten oder Forschungsinstitute sein, die GeoDict in mehreren Fachbereichen oder Forschungsgruppen zur Verfügung stellen möchten.
Zusätzlich zu den visuellen Ergebnissen liefert GeoDict umfassende statistische Daten zu jeder Messung. Parameter wie Minimalwert, Maximalwert, Mittelwert, Median und Verteilungsmerkmale können exportiert und für quantitative Vergleiche zwischen Proben herangezogen werden.
Durch die Kombination der geometrischen Charakterisierung mit der Auflösungssimulation gewinnen pharmazeutische Entwickler ein tieferes Verständnis für den Zusammenhang zwischen Mikrostruktur und Leistung. Dies ermöglicht fundiertere Designentscheidungen, unterstützt Qualitätskontrollprozesse und trägt dazu bei, die Formulierungsoptimierung zu beschleunigen, während gleichzeitig der Bedarf an umfangreichen experimentellen Tests reduziert wird.
5. Gibt es eine kostenlose Variante?
Eine häufig gestellte Frage ist, ob GeoDict für Forschungszwecke kostenlos zur Verfügung steht.
Zwar gibt es derzeit keine kostenlose Version, die Funktionen zur Bildverarbeitung, Segmentierung, Analyse oder Simulation enthält, doch steht der GeoDict Viewer kostenlos zur Verfügung.
Mit dem Viewer können Nutzer GeoDict-Projektdateien öffnen, digitale Strukturen und Simulationsergebnisse begutachten sowie Daten mit Kooperationspartnern austauschen, die keine Vollversion von GeoDict besitzen. Der Viewer soll zwar nicht die Software ersetzen, ist jedoch ein nützliches Werkzeug für die Zusammenarbeit, die Ausbildung und die Überprüfung von Ergebnissen.
6. Wie sieht es mit der Fernnutzung aus?
Ein weiterer praktischer Vorteil für Nutzer im akademischen Bereich besteht darin, dass alle GeoDict-Lizenzen den Fernzugriff ohne zusätzliche Kosten unterstützen, beispielsweise über Windows Remote Desktop.
Dadurch kann GeoDict auf Arbeitsplätzen in Laboren oder Fachbereichen installiert werden, während Forscher und Studierende von ihren Büros, von zu Hause oder von anderen Standorten aus weiterhin darauf zugreifen können. Bestehende Lizenzen lassen sich somit effizienter gemeinsam nutzen, ohne dass zusätzliche Softwareinstallationen erforderlich sind.
7. Fazit
Die moderne Materialforschung stützt sich zunehmend auf digitale Werkzeuge, die Bildanalyse, digitale Materialmodellierung und physikalisch basierte Simulationen in reproduzierbaren Arbeitsabläufen vereinen. Das „GeoDict Academic Innovator Program“ wurde ins Leben gerufen, um diese Möglichkeiten einer weitaus breiteren akademischen Gemeinschaft zugänglich zu machen.
Ganz gleich, ob der Forschungsschwerpunkt auf Batterien, Filtration, geologischen Materialien, Verbundwerkstoffen, Technischen Textilien, Additiver Fertigung, Biomaterialien oder völlig neuen Anwendungsbereichen liegt – GeoDict bietet eine gemeinsame Plattform, um zu untersuchen, wie die Mikrostruktur das Materialverhalten beeinflusst.
Das Programm steht Hochschulen mit akademischen Abschlüssen sowohl für Forschungs- als auch für Lehrzwecke zur Verfügung. Forschungsgruppen, Betreuer, Fachbereiche und einzelne Forscher können sich bewerben.
Wenn Sie herausfinden möchten, ob GeoDict für Ihre Arbeit geeignet ist, können Sie eine Probelizenz für das „Academic Innovator Program“ anfordern oder auf der Webseite des „Academic Innovator Program“ mehr über das Programm erfahren.
Autoren des Artikels
Anton Du Plessis, Ph.D.
ist Director of Business Development, EMEA bei Math2Market.
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