Topologieoptimierung ist ein numerisches Verfahren zur optimalen Materialverteilung in einem vorgegebenen Designraum unter Last- und Randbedingungen. In der Werkstoffwissenschaft dient sie zur Gestaltung leichtbauoptimierter Strukturen, poröser Gerüste und metamaterieller Architekturen mit gezielten Steifigkeits-, Festigkeits- oder Transporteigenschaften. Formuliert als Variations- oder Level-Set-Problem wird häufig mit Finite-Element-Analysen und Mehrzieloptimierung kombiniert.