Mathematik: Die Toolbox von Ingenieur*innen : Wie viel Mathe steckt im Ingenieurswesen?
Wie funktionieren Dinge in der Natur? : Vom Computer in den Big Apple
Schon in der Grundschule war Sara total naturwissenschaftlich interessiert. „Wie funktionieren die Dinge in der Natur? Oder technische Sachen?“, diese Fragen haben sie sehr beschäftigt. Kunst und ähnliche Fächer fand sie hingegen nie wirklich interessant, das logische Herangehen an Probleme war ihr Weg. Dafür hat sie sich schon früh – und vor allem freiwillig – durch Werke von Einstein gewälzt oder in den Ferien Computerkurse besucht. Dieses Wissen hat sie auch auf ihr späteres Studium vorbereitet. Bis zu ihrem Vordiplom studierte sie am Karlsruher Institut für Technologie und ging dann nach Zürich. Promoviert hat sie in den USA, an der New York University im Fach Angewandte Mathematik.
„Mathematik ist die Toolbox des Ingenieurwesens!“
Mathematik und Ingenieurwesen? Das passt! : Wenn zwei Disziplinen eine gemeinsame Sprache finden
Nach ihrer Promotion zog es Sara zurück nach Deutschland. Dort hat sie sich nach einem Job umgeschaut und fand eine passende Stelle beim Max-Planck-Institut Magdeburg. Der Schwerpunkt des Magdeburger Instituts liegt auf der klassischen Verfahrenstechnik. „Etwa 2010 wurde die Verfahrenstechnik immer mathematischer. Wie kriegt man optimale Parameter? Mit Modellen vielleicht? Simulationen?“, das war die Idee ihres Vorgesetzten, Herr Prof. Dr. Benner, der Technomathematiker ist und somit ebenfalls aus der ‚Mathe Ecke‘ kam. Saras Spezialgebiet sind die Gasnetze. Diese versucht sie so effizient wie nur möglich zu berechnen. „Berechnungen können sehr komplex werden. Um die Nutzung immer größerer und leistungsfähigerer Rechner zu vermeiden, kann man durch Optimierung des Modelles eine effizientere Simulation erzielen“, erklärt die Mathematikerin.
Große Systeme berechenbar machen : Der Alltag als Mathematikerin
Das Gasnetz in Deutschland besteht aus vielen Rohren, über die das Gas an die Haushalte verteilt wird. Ventile sorgen für den nötigen Druck und lassen nur gewisse Mengen durch. Zudem ist Gas auch nicht gleich Gas. Für eine klimaneutrale Nutzung werden häufig Biogas oder Wasserstoff ins System geleitet. Wie sich das neue Gasgemisch in den Leitungen vermutlich verhält, wie sich der Druck und die Flüsse in den Pipelines verändern, kann Sara mithilfe ihrer Modelle simulieren. „Hierfür werden mathematische Modelle aufgestellt und müssen dann zuallererst berechenbar gemacht werden.“ Denn ausprobieren im echten System geht nicht. Nun kann man mit unterschiedlichen Netzen und unterschiedlichen Parametern spielen. „So berechnen wir zum Beispiel unterschiedliche Temperaturen oder verschiedene Gasgemische“, erklärt sie.
Ein Beruf, der Sinn hat : Mit Sinn und Kreativität in die Zukunft
An ihrer Arbeit mag sie die Balance zwischen Logik und Freiheit. „Vieles von dem, woran ich arbeite, ergibt einfach Sinn. Es ist nachvollziehbar. Aber sich mal ganz kreativ in eine eigene Fragestellung zu denken, macht auch Spaß“, fasst sie ihren Job zusammen. Für eine nachhaltige Zukunft ist Saras Arbeit besonders wichtig. Da sie sich mit der Analyse von Energiesystemen befasst, kann sie errechnen, welches Potenzial sie haben und wie man sie zum Beispiel klimaneutral anpasst. Derzeit prüft sie, wie sich die Einleitung von Wasserstoff auf unser Gassystem auswirken würde. Durch die Wiederholung von Simulationen, in denen Parameter geändert wurden, erhält die Mathematikerin wichtige Daten. So hilft sie Ingenieur*innen die richtigen Bauteile zu entwickeln. Die Grenzen zwischen der Mathematik und den Ingenieurwissenschaften sind bei ihrer Arbeit also fließend.
Ohne Mathe geht es nicht : Mathe ist im Alltag überall.
Für einen Job wie Saras braucht es Neugier, Flexibilität und dann noch eine gute Diskussionskultur. „Manchmal muss man gegen den Strom schwimmen und auch den Mut haben, seine eigene Meinung zu vertreten. Durch eine Diskussion kommt man immer weiter. Aber natürlich nur, wenn es fachlich bleibt“, schmunzelt sie. Um ihr Fach etwas populärer zu machen, wünscht sie sich, dass schon im Kindergarten mehr Mathe angeboten wird: „Manchmal habe ich das Gefühl, es gilt als cool, wenn man Mathe nicht verstanden hat und es doch zu was gebracht hat.“ Dabei spielt Mathe in unserer immer technischer werdenden Welt eine unglaublich große Rolle. Durch Saras Arbeit wird deutlich, wo sich Mathematik überall in unserem Alltag versteckt. „Mathematik ist die Toolbox des Ingenieurwesens!“, ist sie überzeugt.
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