Der Verbund Werkstoffe, Bauteile verfügt über profundes materialwissenschaftliches Know-how in allen Stoffklassen, das im Bereich der nichtmetallischen Werkstoffe, z. B. bei den organischen oder hybriden Polymeren, auch die Verfahren der chemischen Synthese umfasst. 

Die Struktur bildenden Prozesse aus der Lösung, der Schmelze, der Pulverschüttung und in manchen Fällen der Gasphasen bis zum Bauteil oder seiner Oberflächenveredelung werden experimentell und zum Teil bereits über Simulationsverfahren beherrscht. Dabei umfasst das Produktspektrum Fasern, Folien und Bauteile unterschiedlicher Komplexität. 

Der Verbund Werkstoffe, Bauteile forscht und entwickelt in der Regel nachfrageorientiert. In vielen Fällen wird daher das Eigenschafts- und Leistungsprofil vom Markt oder einzelnen Kunden vorgegeben. 

Um aber ein längerfristig wettbewerbsfähiges Leistungsangebot vorzuhalten, muss der Verbund fallweise aus zu erwartenden Systeminnovationen Konsequenzen für die dazu erforderlichen Komponenten und Werkstoffe ableiten. Hierzu hält der Verbund in speziellen Bereichen, z. B. der solaren und elektrochemischen Energietechnik, selbst das erforderliche System-Know-how vor und betreibt grundlagennahe Vorlaufforschung. In vielen anderen Bereichen stützt sich der Verbund auf das System-Know-how von Nachbarverbünden in der FhG. 

Der Verbund verfügt über ein umfassendes, modernes Methodenspektrum zur physikalisch/chemischen und strukturellen Charakterisierung von Werkstoffen und ihren Vorprodukten. Er nutzt dieses auch, um systematische Struktur-/Eigenschaftsbeziehungen zu erarbeiten. In Teilbereichen besteht hier bereits hohe Kompetenz, jedoch ist es Ziel des Verbundes, dieses Know-how auf komplexe Eigenschaften und Strukturen zu erweitern. Hierzu ist u. a. ein weiterer Ausbau der physikalischen Modellierung vorgesehen. 

Aktuelle stoffliche Schwerpunktthemen des Verbundes im Bereich der Materialentwicklung liegen bei den organischen und hybriden Funktionspolymeren und Faserverbundwerkstoffen mit keramischer Matrix für Höchsttemperaturanwendungen. 

Bei den Funktionspolymeren arbeiten Institute des Verbundes mit denen des Verbundes Mikroelektronik eng zusammen, um die für die bereits absehbaren Anwendungen der Polymerelektronik und der organischen Leuchtdioden benötigte Palette an Materialien bereitzustellen. 

Die im Verbund bearbeiteten nasschemischen und Gasphasen-gestützten Syntheserouten eignen sich in besonderem Maße auch zur Herstellung nanoskaliger Materialien. Als monodisperse Partikel mit definierter Kornform gewinnen solche Materialien erhebliche Bedeutung als Träger in der biomedizinischen Analytik und Therapie oder, z. B. in Form von Silber-Nanopartikeln, zur antibakteriellen Ausrüstung organischer Materialien. In Kooperation mit dem Fraunhofer-Verbund Life Science wird der Verbund Werkstoffe, Bauteile nanoskalige Pulver mit definierten Eigenschaften und optimierten Wirkmechanismen entwickeln und die zur Evaluierung nötigen Mengen qualitätsgesichert herstellen. Kompakte Werkstoffe, Composite und Schichten mit nanoskaligem Gefügeaufbau können bezüglich Festigkeit, Härte oder Verschleißwiderstand, aber auch bezüglich optischer Eigenschaften neue Maßstäbe setzen. 

Der Verbund hat eine breite Palette solcher Materialien entwickelt. Sie umfasst Keramiken, kohlenstoffbasierte Hartstoffe und Polymere einschließlich der anorganisch-organischen Hybridwerkstoffe, die Composite auf molekularer Ebene sind. Weitere Einsatzfelder sollen vor allem in der Energietechnik, dem Maschinenbau und der Sicherheitstechnik erschlossen werden. 

Der Verbund verfügt darüber hinaus über große Erfahrung im Bereich nachwachsender Rohstoffe. Holz ist im Bauwesen und der Innenarchitektur ein bewährter Werkstoff. Aktuelle Entwicklungsziele betreffen die Erhöhung der Bewitterungsstabilität im Außeneinsatz. Composite aus Holzfasern oder anderen natürlichen Fasern in polymerer Matrix führen zu verbesserten mechanischen Eigenschaften und erlauben den Einsatz der Formgebungsverfahren der Kunststofftechnik. 

Eine Werkstoffgruppe mit besonders hohem Zukunftspotenzial sind die so genannten »intelligenten Materialien« (»smart materials«), die sich durch aktorische und sensorische Funktionen auszeichnen. Hierzu gehören piezoelektrische Keramiken und Polymere ebenso wie die Formgedächtniswerkstoffe, optische Materialien mit schaltbarer oder selbstschaltender Transmission, also Werkstoffe, die alle bereits technischen Einsatz gefunden haben. Neuere Entwicklungen betreffen die Kohlenstoff- Nanoröhren und bestimmte biologische Zellen, die elektrochemisch stimulierte Aktorik zeigen, aber auch Suspensionen und Elastomer basierte Composite, die ihre Viskosität bzw. Steifigkeit unter dem Einfluss elektrischer oder magnetischer Felder erheblich verändern. Der Verbund hat bereits umfangreiche Erfahrung in der Entwicklung solcher Materialien, oft auch in Formen wie Fasern oder dünnen Schichten, die besondere Technologien erfordern. Er wird künftig verstärkt mitwirken, um Systeme zu konzipieren, zu realisieren und zu bewerten, die die spezifischen Eigenschaften der »smart materials« optimal nutzen.