La conception des outillages et moules constitue la discipline d'ingénierie fondamentale des procédés de fabrication en production de masse, englobant la création de systèmes d'outillage pour les applications de fonderie (outillage) et de moulage plastique (moule). Ce domaine exige une compréhension approfondie du comportement des matériaux, de la gestion thermique et des principes de mécanique. Le processus de conception débute par une analyse détaillée du design produit, appliquant des principes d'aptitude à la fabrication afin d'identifier et de résoudre les problèmes potentiels de production. Pour les applications de moulage sous pression, la conception se concentre sur la gestion de l'écoulement du métal liquide, des contraintes thermiques et des schémas de solidification, en mettant l'accent sur les systèmes d'alimentation, les puits de débordement et l'optimisation des canaux de refroidissement. Pour le moulage par injection, l'accent est mis sur les caractéristiques d'écoulement des polymères, la compensation du retrait et la conception du système d'éjection. Les éléments communs incluent le système de cavité et d'âme qui définit la géométrie du produit, les mécanismes d'alimentation assurant un bon approvisionnement en matériau, les systèmes de contrôle thermique garantissant la stabilité du procédé, ainsi que les systèmes d'éjection permettant le retrait de la pièce. Le choix du matériau est crucial : les aciers spéciaux pour outils sont sélectionnés selon les exigences de production — résistance à la fatigue thermique pour les applications de moulage sous pression, résistance à l'usure pour les matériaux abrasifs, et aptitude au polissage pour les surfaces esthétiques. Les pratiques modernes de conception utilisent largement des logiciels CAO/FAO pour la modélisation 3D, la simulation des procédés et l'analyse structurelle. La conception doit également prendre en compte des aspects pratiques tels que la facilité d'entretien, la standardisation des composants et la compatibilité avec les équipements de production. Pour les productions à haut volume, les conceptions d'outillages et de moules intègrent une construction robuste, des systèmes d'alignement précis et des configurations de refroidissement efficaces afin de maximiser la productivité. Une conception réussie d'outillage et de moule permet de mettre en place des systèmes de fabrication capables de produire des composants avec une qualité constante, une précision dimensionnelle élevée et une finition de surface optimale, tout en améliorant l'économie de production grâce à une durée de vie prolongée des outils, des cycles réduits et un gaspillage matériel minimal. Cette discipline d'ingénierie constitue le maillon essentiel entre la conception produit et la fabrication industrielle dans les secteurs automobile, des biens de consommation, médical et électronique à travers le monde.