Die maßgenaue Herstellung von Gussbauteilen birgt ein hohes wirtschaftliches Potential und bildet die Grundlage für eine ressourceneffiziente Fertigung. Leider bieten die etablierten gießtechnischen Fertigungsverfahren noch nicht die Möglichkeit diesem Qualitätskriterium durch gezielte Steuermöglichkeiten gerecht zu werden. Das Ziel besteht darin, die Abhängigkeiten der Eigenschaften (Elastizitätsmodul, Gleitmodul, Permeabilität …) zu Mikrostrukturkenngrößen zu erfassen, die lokalen Werkstoffeigenschaften zu modellieren und mit der makroskopischen thermomechanischen Mehrphasensimulation direkt zu verknüpfen, so dass quantitative Verzugsvorhersagen möglich sind. Dies wird durch die Vorhersage thermodynamischer und thermomechanischer Wechselwirkungen mittels neuer mikrostrukturbasierter Kopplungsmethoden zur quantitativen Vorhersage von Gefügefehlern, Verzügen und Eigenspannungen erreicht. Mit dem so ertüchtigten thermomechanischen Mehrskalenansatz und numerischen Optimierungsverfahren wird anschließend der Verzug eines Kokillengussbauteils mit einem mehrstufigen Ansatz minimiert. Hierzu müssen ebenfalls grundlegende Methoden erarbeitet werden, um aus globalen Bewertungskriterien entsprechende lokale Anfangs-, Rand- und Ablaufbedingungen als Kompensationsmaßnahmen abzuleiten.
Mit den zu entwickelnden Modellen soll die Präzision von Gussbauteilen quantitativ vorherbestimmt werden können, was mit den heute bekannten Modellen mangels lokal berechneter und teils auch schlecht bekannter Randbedingungen und Eigenschaften nicht bzw. nur eingeschränkt möglich ist. Entsprechend können durch die kombinierte Anwendung mit zu entwickelnden Optimierungsansätzen auch Prozessrandbedungen wie oberflächennahe Kühlkanalführung und Beeinflussung von Wärmeübergängen und Formgeometrien zur präzisen Gussteilproduktion quantitativ vorherbestimmt werden.
