Simulatoren im Kontext der Werkstofftechnik bezeichnen Hard- und Softwaresysteme, die das thermomechanische, chemische oder mikrostrukturelle Verhalten von Werkstoffen und Bauteilen unter definierten Bedingungen nachbilden. Sie dienen dazu, reale Betriebs- oder Prozesszustände reproduzierbar, beschleunigt und meist kostenreduziert zu untersuchen.

Softwarebasierte Simulatoren umfassen z. B. Finite-Elemente-Programme zur Simulation von Spannungs-, Dehnungs- und Temperaturfeldern, Phasendiagramm- und Thermodynamik-Simulatoren (CALPHAD), sowie mikrostrukturbasierte Modelle (Phasenfeld-, Cluster-Dynamik-, KMC-Simulatoren). Sie erlauben virtuelle Versuchsreihen, Optimierung von Legierungen und Prozessparametern sowie die Kopplung mechanischer, thermischer und diffusionsgetriebener Phänomene.

Experimentelle Simulatoren – etwa Thermomechanische Prozess-Simulatoren (Gleeble®-Typ), Korrosions- und Alterungssimulatoren oder Tribologie-Prüfstände – bilden reale Fertigungs- oder Einsatzbedingungen (Schweißen, Warmumformen, Hochtemperaturermüdung, Verschleiß) im Labor nach. Sie ermöglichen die gezielte Einstellung von Temperatur-Zeit-Dehnpfaden und Umgebungsbedingungen, um Mikrostruktur-Eigenschafts-Beziehungen unter nahezu realen Randbedingungen zu erfassen.

Entscheidend ist die Validierung von Simulatoren durch Vergleich mit Experimenten bzw. Betriebsdaten. Nur bei nachgewiesener Prognosegüte können Simulatoren für Werkstoffdesign, Lebensdauervorhersage und Prozessauslegung verlässlich eingesetzt werden. Zunehmend werden hybride Ansätze verfolgt, bei denen physikbasierte Simulatoren mit datengetriebenen Methoden (Machine Learning) gekoppelt werden, um sowohl Genauigkeit als auch Rechengeschwindigkeit zu verbessern.