Sind abstrahierte, meist mathematische oder numerische Repräsentationen von Werkstoffen, Prozessen oder Bauteilen zur Vorhersage ihres Verhaltens. In den Materialwissenschaften reichen sie von atomistischen Modellen (DFT, MD) über mesoskopische Ansätze (Phasenfeld, Dislokationsdynamik) bis zu Kontinuumsmodellen (FEM, CFD) und dienen der Optimierung von Mikrostrukturen, Prozessen und Bauteileigenschaften.