In den Ingenieurwissenschaften bezeichnet ein Problem eine präzise formulierte Fragestellung oder Abweichung zwischen einem gewünschten Zustand (Spezifikation, Zielgröße) und dem real beobachteten Verhalten eines Systems oder Werkstoffs. In der Werkstofftechnik umfasst dies typischerweise Fragestellungen zu Eigenschaftsprofilen, Zuverlässigkeit, Versagensmechanismen, Herstellbarkeit oder Kosten.

Zentral ist die Problemformulierung: Randbedingungen (Temperatur, Belastungsart, Umgebungsmedium), relevante Skalen (atomar, mikrostrukturell, makroskopisch) und messbare Kenngrößen (z. B. Streckgrenze, Risszähigkeit, Korrosionsrate) müssen eindeutig definiert werden. Nur so sind geeignete experimentelle oder numerische Lösungsstrategien ableitbar.

Typische Werkstoffprobleme sind etwa: unerwartete Sprödbrüche, Ermüdungsrisse unter Betriebsbelastung, Korrosions- oder Wasserstoffversprödung, unzureichende Hochtemperaturstabilität oder Prozessprobleme wie Porenbildung beim Gießen und Additiven Fertigen. Solche Problemstellungen erfordern eine systematische Analysekette: Datenerhebung, mikrostrukturelle Charakterisierung, Modellbildung, Hypothesentests und Validierung.

In der Forschung werden Probleme zusätzlich in inverse (z. B. Bestimmung von Materialparametern aus Messdaten) und direkte (Vorhersage von Verhalten aus bekannten Parametern) Probleme unterschieden. Präzise definierte Probleme sind die Voraussetzung für reproduzierbare Experimente, robuste Simulationen und belastbare Designentscheidungen in der Werkstoffentwicklung.