Gravitation ist die universelle Massenanziehung und beeinflusst in der Werkstoffwissenschaft insbesondere Transportprozesse, Mikrostrukturbildung und Bauteilqualität. Obwohl die Gravitationsbeschleunigung auf der Erde mit ca. 9,81 m/s² als konstant gilt, ist ihre Wirkung auf schmelzflüssige, pulverförmige oder poröse Systeme komplex und stark prozessabhängig.

In Schmelzen steuert Gravitation Konvektion, Sedimentation und Auftriebsvorgänge. Dies beeinflusst die Verteilung von Legierungselementen, die Ausbildung von Dendriten, Segregationen und Poren. Gesteuerte oder reduzierte Gravitation ist daher ein zentrales Werkzeug, um thermische von solutalen Konvektionsbeiträgen zu trennen und rein diffusionsgesteuerte Erstarrung zu untersuchen.

In Pulverbettverfahren (z. B. Laser-Pulverbettfusion) bestimmt Gravitation die Packungsdichte, Partikelabroll- und -flussverhalten sowie Pulverentmischung. Ähnliches gilt für Suspensionen und Slurries, in denen die Sedimentation von Partikeln durch das Verhältnis von Gravitations- zu viskosen Kräften – etwa charakterisiert durch die Bond- oder Archimedes-Zahl – beschrieben wird.

Experimente unter reduzierter Gravitation (Mikrogravitation, Parabelflug, Fallturm, Weltraumlabor) erlauben die Unterdrückung von Auftriebs­konvektion und hydrostatischem Druck. Dies ermöglicht fundamentale Studien zu Keimbildung, Phasenseparation, Diffusion, Oberflächen- und Grenzflächeneffekten sowie zur Stabilität von Schäumen und Emulsionen. Im Vergleich mehrerer Gravitationsniveaus (1g, partiell reduziert, Mikro-g) lassen sich Skalenkonzepte und Gravitationssensitivitäten von Prozessen quantifizieren.

Für die Modellierung werden Gravitationskräfte typischerweise in die Navier–Stokes-Gleichungen und Phasenfeld- oder Mehrphasenmodelle eingebettet. Insgesamt ist Gravitation damit kein bloßer Randparameter, sondern ein zentraler Steuerfaktor für Transport, Mikrostrukturentwicklung und Funktionsverhalten von Werkstoffen.