Die Nutzung von Verbundwerkstoffen und Werkstoffverbunden eröffnen völlig neue Potenziale, da unterschiedliche Werkstoffeigenschaften gezielt kombiniert werden können, um Bauteile zu optimieren. Verbundwerkstoffe bestehen aus mindestens zwei unterschiedlichen Komponenten, die auf Mikro- oder Mesoebene dauerhaft verbunden sind (z. B. faserverstärkte Kunststoffe), wodurch sich neue, über die Einzelmaterialien hinausgehende Eigenschaften ergeben. Werkstoffverbunde hingegen bezeichnen die gezielte Kombination von artfremden Materialien auf Makroebene, etwa durch Schichten, Klebe- oder Fügeprozesse, ohne dass ein homogenes Materialgefüge entsteht.

Insbesondere die synergetische Nutzung dieser Konzepte auf Mikro-, Meso- und Makro-Ebene erlaubt eine gezielte Anpassung von Werkstoff- und Struktureigenschaften, die mit monolithischen Werkstoffen nicht erreichbar ist. Dies fordert ein Umdenken in der Konstruktionspraxis: IngenieurInnen müssen weg von der Wahl einzelner Standardmaterialien hin zur integrativen Betrachtung von Materialkombinationen, Schichtaufbauten, Faserorientierungen und Fügekonzepten. Die methodische Verknüpfung von Topologieoptimierung, Fertigungsprozessen und gezieltem Materialdesign wird so zur zentralen Grundlage für die Entwicklung hochleistungsfähiger, leichter und belastbarer Bauteile