Die Anforderungen an innovative Bauteile erfordern Materialien mit einem definierten Eigenschaftsprofil. Diese hängen von der chemischen Zusammensetzung sowie von der beim Herstellungsprozess entwickelten Mikrostruktur ab. Deshalb ermöglicht ein besseres Verständnis der Mikrostrukturentwicklung die Herstellung von Bauteilen mit maßgeschneiderten Eigenschaften.
Um das High-Performance-Computing-System möglichst effizient zu nutzen, werden hochoptimierte und vektorisierte Codes der Modelle, die für die Simulation genutzt werden, in der Gruppe entwickelt. Die Simulationen laufen auf Hochleistungscomputern, wie sie z. B. am Hochstleistungsrechenzentrum Stuttgart (HLRS) zu finden sind. Durchgeführt werden die Simulationen auf mehreren zehntausend Recheneinheiten, mit den am Institut entwickelten, massiv parallelen Lösern Pace3D und waLBerla.
Im Bereich der Legierungen  steht vor allem die Mikrostrukturentwicklung durch unterschiedliche Prozessparameter, wie sie bei der gerichteten Erstarrung binärer und tenärer Eutektika auftritt, sowie das gekoppelte eutektisch-dendritische Wachstum im Fokus. Weiterhin beschäftigt sich die Forschungsgruppe mit der Simulation des Festphasensinterns im initalen und mittleren Zustand sowie der Mikrostrukturenentwicklung im Endstadium des Sinterns unter dem Einfluss von Poren.
Zur Generierung von realistischen Mikrostrukturen, wie beispielsweise Mikrostrukturen von Grünkörpern mit definierter Dichte, Partikelgrößenverteilung und Partikelform, und zur Auswertung der großskaligen Simulationsergebnisse, beispielsweise bei der Entwicklung der Fasern bei der gerichteten Erstarrung, werden zudem verschiedene Werkzeuge in der Gruppe entwickelt.