Zainteresowania i dorobek naukowy prof. Chlebusa mieszczą się w następujących obszarach: Projektowanie, techniki CAx – zagadnienia metodologii projektowania, ze szczególnym uwzględnieniem wspomagania technikami komputerowymi (temat monografii rozprawy habilitacyjnej). Rozwinięta metodologia oraz opracowane programy komputerowe znalazły szczególne zastosowanie w projektowaniu układów nośnych obrabiarek; Rozwój produktu i modelowanie procesów wytwórczych – prace naukowe skupiały się głównie na opracowywaniu strukturalnego modelu produktu i procesów jego wytwarzania, wariantowania struktury produktu, w ostatnich latach technologiami rapid prototyping-rapid tooling – technologie RP/RT; Zarządzanie i inżynieria produkcji – badania i analiza przepływu informacji w zarządzaniu przedsiębiorstwem produkcyjnym, zwłaszcza w obszarach projektowania, technicznego przygotowania produkcji oraz planowania i sterowania produkcją; integracja funkcjonalna przedsiębiorstwa oraz modelowanie i projektowanie przepływu procesowo zorientowanych danych procesów produkcyjnych; modelowanie oraz symulacja i optymalizacja procesów wytwórczych i produkcyjnych w systemowo zintegrowanym środowisku przedsiębiorstwa. Prof. Chlebus zajmuje się też opracowaniem metod i algorytmów dla systemów PDM/PLM przeznaczonych dla zarządzania produkcją w MSP oraz w korporacyjnie zorganizowanych holdingach wytwórczych.