Die numerische Optimierung zur Auslegung von Bauteilen im industriellen Umfeld bildet insbesondere durch die Möglichkeit des Einsatzes der Struktursimulation ein effizientes Werkzeug im Produktentwicklungsprozess. Sie kann einerseits zur Generierung neuer und innovativer Lösungen beitragen und macht andererseits den Entwicklungsprozess erheblich verkürzen, indem sie teure und zeitintensive Schleifen zwischen der Konstruktion und der Auslegung von Bauteilentwürfen automatisiert. Die kontinuierlich steigende Rechenleistung moderner Computersysteme eröffnet auch im Bereich der numerischen Optimierung neue Einsatzgebiete, und begünstigt die Entwicklung neuer und besserer Methoden und Algorithmen.
Diese Tendenz lässt sich vor allem auf dem Gebiet der Topologieoptimierung beobachten. Modelle mit hoher Komplexität, einem steigenden Detaillierungsgrad sowie neuen Bewertungskriterien auf der einen Seite, innovative und effizientere Optimierungsmethoden auf der anderen Seite, treiben den Stand der Technik auf diesem Gebiet stetig voran. Ein hieraus entstandener Forschungsschwerpunkt bildet die fertigungsgerechte Topologieoptimierung. Die der ursprünglichen Methode zugrundeliegende Funktionalität führt meist zu nicht oder nur schwer fertigbaren Geometrien und macht daher eine manuelle, nachträgliche Überarbeitung der Geometrie in der CAD erforderlich. Neue Verfahren versuchen diesen Nachteil auszugleichen, indem allgemeine Konstruktionsregeln einzelner Fertigungsverfahren in den Optimierungsprozess integriert werden. Betrachtete Verfahren sind hier beispielsweise der Kokillenguss, der Druckguss, der Spritzguss, aber auch neuartige Verfahren, wie die additive Fertigung. Durch die Generierung von Bauteilgeometrien, welche die in den genannten Verfahren erforderlichen Fertigungsrestriktionen berücksichtigen, kann ein erheblicher Anteil des bisherigen Produktentwicklungsprozesses eingespart werden. Werden zusätzlich zur geometrie-basierten Berücksichtigung von Restriktionen im weiteren Verlauf auch noch Fertigungssimulationen in die Optimierungsschleife integriert, können während der Fertigung eventuell auftretende Defekte, wie Lunker, Verzug oder Erstarrungsfronten erkannt und beseitigt werden.
Auch im Bereich der Form- und Parameteroptimierung findet eine stetige Weiterentwicklung und Verbesserung bestehender Methoden statt. Während die Topologieoptimierung versucht, die ganz grundsätzliche Form und Gestalt eines Bauteils festzulegen, arbeitet die Formoptimierung meist auf einer Detailebene, in welcher die grundlegende Gestalt der Bauteilgeometrie schon festgelegt ist. Die weiterführende Dimensionierung und Formgebung macht dabei meist jedoch auch eine komplexere Parametrisierung des Optimierungsproblems erforderlich. Aktuelle Forschungsthemen beschäftigen sich daher auch immer mit einer entsprechenden Formulierung der Parametrisierung des gegebenen Simulationsmodells (bspw. Spline-basierte Formoptimierung). Ein sich hieraus oftmals ergebendes Problem ist die Gültigkeit von generierten Bauteilentwürfen. Die Entstehung von invaliden Entwürfen lässt sich nicht allein durch entsprechende explizite Restriktionen vermeiden und kann daher erst im Anschluss an die Generierung des Entwurfs oder sogar erst nach der Simulation ebendieses Entwurfs überprüft werden. Die Bewertung und Behandlung von ungültigen Entwürfen, wie beispielsweise Modellen mit geometrischen Überschneidungen, innerhalb der Optimierung ist Gegenstand der Forschung.
Die sich durch neue Methoden der Struktursimulation ergebenden Möglichkeiten zur Auslegung von Bauteilen führen auch zu einer steigenden Komplexität und damit einhergehend zu einer erhöhten benötigten Rechenleistung. Um dieser Entwicklung entgegenwirken zu können, wird versucht, die Anzahl an benötigten Iterationen einer Optimierung möglichst gering zu halten. Vor allem die Optimierung auf Basis verschiedener Metamodelle bietet hier vielversprechende Strategien. Im Zuge dessen, werden in aktuell laufenden Forschungsprojekten Methoden wie die Bayessche Optimierung oder der Einsatz von neuronalen Netzen untersucht und weiterentwickelt.