Konstrukcija kalupa i alata predstavlja osnovnu inženjersku disciplinu za procese proizvodnje u masovnoj proizvodnji, obuhvaćajući izradu sustava alata za ljevanje metala (kalup) i obradu plastičnih masa (alat za prešanje). Ova područja zahtijevaju sveobuhvatan pregled ponašanja materijala, upravljanja toplinom i principa mehaničkog inženjerstva. Proces projektiranja započinje detaljnom analizom dizajna proizvoda, primjenjujući principe izvodljivosti kako bi se identificirali i riješili potencijalni problemi u proizvodnji. Za primjene u ljevanju pod tlakom, dizajn se usredotočuje na upravljanje tokom rastopljenog metala, termičkim naprezanjima i uzorcima stvrdnjavanja, s naglaskom na sustavima uljeva, prihvatnicima viška te optimizaciji hladnjaka. Kod obrade umetanjem, prioritet se pomiče prema karakteristikama toka polimera, kompenzaciji skupljanja i konstrukciji sustava za izbacivanje. Zajednički elementi uključuju šupljinu i jezgreni sustav koji definiraju geometriju proizvoda, mehanizme za dotok materijala, sustave kontrole temperature za održavanje stabilnosti procesa te sustave za izbacivanje radi uklanjanja gotovih dijelova. Odabir materijala je ključan, a alatni čelici biraju se prema zahtjevima proizvodnje – otpornost na toplinsku zamornost za primjene u ljevanju pod tlakom, otpornost na habanje za abrazivne materijale i pogodnost za poliranje kod estetskih površina. Savremene prakse projektiranja u velikoj mjeri koriste CAD/CAE softvere za 3D modeliranje, simulaciju procesa i strukturnu analizu. Dizajn mora također uzeti u obzir praktične aspekte kao što su jednostavnost održavanja, standardizacija komponenti i kompatibilnost s proizvodnim opremom. Za visoku seriju proizvodnje, konstrukcije kalupa i alata uključuju izdržljivu izgradnju, precizne sustave poravnanja i učinkovite konfiguracije hlađenja kako bi se maksimalizirala produktivnost. Uspješno projektiranje kalupa i alata omogućuje proizvodne sustave koji proizvode komponente sa stalnim kvalitetom, dimenzijskom točnošću i kvalitetom površine, istovremeno optimizirajući ekonomsku isplativost proizvodnje kroz produljeni vijek trajanja alata, smanjene ciklusne vremenske periode i minimalne gubitke materijala. Ova inženjerska disciplina služi kao ključna veza između dizajna proizvoda i komercijalne proizvodnje u automobilskoj, potrošačkoj, medicinskoj i elektroničkoj industriji širom svijeta.