Neben Grundlagenforschung sind die Arbeiten vorwiegend projektorientiert ausgerichtet und sollen zu erprobten und einsatzfähigen Strukturen führen. Dieser systemorientierte Ansatz führt zur Integration verschiedener Bereiche während des Entwicklungsprozesses und umfasst beispielsweise bei einem TPS die Systemauslegung von heißen faserkeramischen Paneelstrukturen auf der Außenseite bis hin zur Gestaltung einer metallischen Unterstruktur und notwendigen Interfaces. Innerhalb der Abteilung werden dabei vom Vorentwurf bis hin zum Qualifikationstest alle notwendigen Disziplinen abgedeckt. Im Bereich der Konstruktion und Berechnung stehen neben kommerzieller FEM und CAD Software auch spezielle Simulationstools für die gekoppelte Struktur- Strömungsberechnung oder die strukturelle Brennkammersimulation zur Verfügung.
Aufgrund dieser Anwendungen ergeben sich beispielsweise die folgenden Entwicklungsaufgaben:
Die Herstellung der faserkeramischen Primärbauteile aus C/C-SiC erfolgt innerhalb des Instituts in der Abteilung „Keramische Verbundstrukturen“ mittels des vom DLR entwickelten Flüssigsilicierverfahrens. Zur Qualifikation der Systeme stehen eigene Heißprüfeinrichtungen und verschiedene zerstörungsfreie Prüfmethoden zur Verfügung, außerdem können z.B. Plasmawindkanäle und Triebwerksprüfstände in anderen DLR-Instituten mit einbezogen werden. Strukturen können in Testeinrichtungen allerdings nur vorqualifiziert werden; letztendlich ist ihr Einsatz unter realitätsnahen Bedingungen, wie z.B. in Flugversuchen, unverzichtbar. Diese experimentelle Erprobung erfolgt fast ausschließlich innerhalb Verbundprojekten auf nationaler und europäischer Ebene und in Kooperation mit anderen Forschungseinrichtungen sowie der Industrie.