Der Lasermaterialbearbeitungsprozess stellt in den meisten Fällen ein sehr komplexes und hochdynamisches System dar, dessen komplette Beschreibung sehr aufwendig ist. Einige Vorgänge der Lasermaterialbearbeitung sind dabei bis heute nicht vollständig verstanden. Eine realitätsnahe Abbildung durch eine rechnergestützte Simulation bietet die Möglichkeit, den Ablauf des Prozesses zeitlich und räumlich aufzulösen. Die auf diese Weise gewonnenen Erkenntnisse können zur Optimierung von Laserbearbeitungsverfahren genutzt werden.


Bei der Absorption von Laserstrahlung tritt in der Regel eine Erwärmung des bestrahlten Volumens auf, welche sich auf die Materialeigenschaften des Körpers auswirkt. Bei hinreichender Kenntnis, der Material- und Prozessparameter, können mit Hilfe unterschiedlicher Berechnungsmethoden die Temperaturverteilung, die damit verbundenen Änderungen der Materialeigenschaften sowie daraus resultierende physikalischen Effekte rechnergestützt ermittelt werden.

Die Berechnung der Strömungsmechanik beinhaltet die Lösung der Navier-Stokes-Gleichungen sowie verschiedene Methoden zur Implementierung freier Oberflächen. Letztere werden durch Front-Tracking-Algorithmen, verschiedene Partikelmethoden und molekulardynamische Ansätze repräsentiert. Je nach Anwendungsfall kann daher aus einer Vielzahl von Berechnungsmöglichkeiten die optimale Variante gewählt werden. Die Methoden erlauben die Berechnung der Schmelzbaddynamik sowie des bei der Lasermaterialbearbeitung entstehenden Dampfes.