Unter computergestützten Berechnungen werden in der Werkstoffwissenschaft alle numerischen und algorithmischen Verfahren verstanden, mit denen die Eigenschaften, Strukturen und Prozesse von Werkstoffen quantitativ beschrieben, vorhergesagt und optimiert werden. Sie reichen von klassischen thermodynamischen Berechnungen (z. B. CALPHAD) über quantenmechanische Ansätze der computergestützten Chemie (z. B. DFT) bis hin zu mesoskopischen und kontinuumsmechanischen Simulationen.

Im Rahmen der integrated computational materials engineering (ICME) werden solche Berechnungen hierarchisch verknüpft, um den gesamten Prozess von der Legierungsauslegung über Wärmebehandlung bis zur Bauteillebensdauer abzubilden. Hochleistungsrechnen und Hochdurchsatzberechnung ermöglichen es, große Materialsuchräume systematisch zu explorieren und datengetriebene Materialentdeckung zu betreiben.

Zunehmend kommen Methoden der Künstlichen Intelligenz hinzu, darunter erklärbare KI und bio-inspirierte KI-Ansätze. Sie dienen zur Beschleunigung teurer physikalischer Berechnungen, zur Auswertung komplexer Simulations- und Experimentdaten sowie zur Erstellung surrogate Modelle. Zentrale Kenngröße ist dabei die Rechenleistungseffizienz, also das Verhältnis von wissenschaftlichem Erkenntnisgewinn zu eingesetzter Rechenzeit und Energie.

Moderne computergestützte Workflows integrieren Simulation, Datenmanagement, Unsicherheitsquantifizierung und automatisierte Auswertung. Computations sind damit zu einem gleichwertigen dritten Pfeiler neben Experiment und Theorie geworden und bilden die Basis für rationale, vorhersageorientierte Werkstoffentwicklung.