Der Lehrstuhl widmet sich der intensiven Erforschung von Mikrostrukturentwicklungen in verschiedenen Materialien. Ein zentraler Schwerpunkt ist die Anwendung von Multiskalenansätzen, um die Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Mechanismen vorhersagen und untersuchen zu können. Ziel ist es, effiziente Methoden zu entwickeln, die einen ressourcenschonenden Einsatz neuartiger Materialien in industriellen und medizinischen Anwendungen ermöglichen. In diesem Zusammenhang beschäftigen wir uns unter anderem mit der Untersuchung von Phasentransformationen in polykristallinen Materialien, wie sie beispielsweise in Formgedächtnislegierungen auftreten. Dabei wird die Interaktion zwischen thermischen und mechanischen Einwirkungen auf die Transformationen zwischen Austenit und Martensit mittels variationeller Methoden analysiert. Darüber hinaus widmen wir uns der hochaufgelösten zweiskaligen Simulation mit FE²- und FE-FFT-basierten Methoden, um das Materialverhalten von Knochen und polykristallinen Metallen abzubilden.

Ein weiterer Schwerpunkt ist die Methodenentwicklung für multiphysikalische Problemstellungen. Zentrale Themen sind die elektrochemische und thermomechanische Prozessmodellierung. Die Übertragung klassischer kontinuumsmechanischer Ansätze auf die anodische Auflösung eröffnet innovative Forschungsfelder mit vielversprechenden Erweiterungsmöglichkeiten. In Zusammenarbeit mit verschiedenen Instituten und Lehrstühlen widmen wir uns daher der Modellierung der elektrochemischen Metallbearbeitung (ECM). Aber auch die hochaufgelöste thermo-mechanisch gekoppelte Simulation klassischer Prozesse der Metallbearbeitung zur detaillierten Untersuchung des Einflusses der polykristallinen Mikrostruktur ist Gegenstand unserer Forschung.

Abschließend gehört  auch die Steigerung der Effizienz numerischer Simulationen zu unseren Forschungsschwerpunkten. In diesem Zusammenhang entwickeln wir verschiedene Techniken zur Modellreduktion, wie z.B. die FFT-basierte Simulation mittels reduzierten Sets an Fourier-Modi. Aber auch die Weiterentwicklung neuartiger Methoden, wie modellfreier datengetriebener Methoden und die Anwendung neuronaler Netze, sind in diesem Zusammenhang sehr vielversprechend.

Unsere Forschung ist geprägt von Offenheit und Interdisziplinarität. Wir sind überzeugt, dass Lösungen für viele Probleme in anderen Fachbereichen existieren und streben daher eine kontinuierliche Erweiterung unserer Kompetenzen und einen Austausch mit anderen Fachrichtungen an. Dies zeigt sich beispielsweise auch in unseren Arbeiten im Bereich der Elektrochemie, die von einer klassischen Bauingenieurin durchgeführt werden.

Der Lehrstuhl ist in die Lehre einer Vielzahl von Bachelor- und Master-Studiengängen eingebunden.

Im Bauingenieurwesen, Maschinenbau und Umweltingenieurwesen betreut der Lehrstuhl semesterweise abwechselnd mit dem Lehrstuhl für Kontinuumsmechanik (Prof. Dr.-Ing. Daniel Balzani) die Grundlagenfächer Mechanik A (Statik), Mechanik B (Festigkeitslehre) und Mechanik C (Dynamik). Im Maschinenbau bieten die Mechanik-Lehrstühle eine eigene Vertiefungsrichtung Modellierung und Simulation mechanischer Systeme (MSmS)  sowohl im Bachelor als auch im Master an. Hierbei bietet der Lehrstuhl für Mechanik - Materialtheorie zum Beispiel die Veranstaltungen Höhere Festigkeitslehre, Computermethoden in der Mechanik, Finite-Elemente-Technologie, Finite Deformationen und nichtlineare FEM sowie Laborpraktika und die Betreung von Projekt-, Bachelor- und Masterarbeiten an.

Im englischsprachigen Masterstudiengang Computational Engineering umfasst das Angebot die Veranstaltungen Variational Calculus and Tensor Analysis und Continuum Mechanics sowie die Betreuung von case studies und Masterarbeiten.