Het ontwerp van matrijzen en mallen vormt de fundamentele ingenieursdiscipline voor massaproductieprocessen, en omvat het creëren van gereedschapssystemen voor zowel metaalgietwerk (matrijs) als kunststofmatrijzen (mal). Dit vakgebied vereist een grondig inzicht in materiaalgedrag, warmtebeheer en principes uit de werktuigbouwkunde. Het ontwerpproces begint met een gedetailleerde analyse van het productontwerp, waarbij principes van fabricagebaarheid worden toegepast om mogelijke productieproblemen te identificeren en op te lossen. Voor giettoepassingen richt het ontwerp zich op het beheersen van de stroming van gesmolten metaal, thermische spanningen en stollingspatronen, met nadruk op gatesystemen, overloopputten en optimalisatie van koelkanalen. Bij spuitgieten verschuift de prioriteit naar polymeerstromingseigenschappen, krimpcorrectie en het ontwerp van uitschuifsystemen. Veelvoorkomende elementen zijn het holte- en kernsysteem dat de geometrie van het product definieert, toevoersystemen voor correcte materiaaltoevoer, temperatuurregelsystemen voor processtabiliteit en uitschuifsysteemen voor het verwijderen van onderdelen. Materiaalkeuze is cruciaal, waarbij gereedschapsstaalsoorten worden geselecteerd op basis van productie-eisen — thermische vermoeidheidsweerstand voor giettoepassingen, slijtvastheid voor schurende materialen en polijstbaarheid voor cosmetische oppervlakken. Moderne ontwerppraktijken maken intensief gebruik van CAD/CAE-software voor 3D-modellering, processimulatie en structurele analyse. Het ontwerp moet ook rekening houden met praktische aspecten zoals onderhoudsgemak, standaardisatie van componenten en compatibiliteit met productiemachines. Voor grootschalige productie bevatten matrijs- en malontwerpen robuuste constructies, nauwkeurige uitlijningssystemen en efficiënte koelconfiguraties om de productiviteit te maximaliseren. Succesvol matrijs- en malontwerp levert productiesystemen op die onderdelen produceren met consistente kwaliteit, dimensionele nauwkeurigheid en oppervlakteafwerking, terwijl de productiekosten worden geoptimaliseerd via een langere gereedschapslevensduur, kortere cyclustijden en minimale materiaalverspilling. Deze ingenieursdiscipline vormt de cruciale schakel tussen productontwerp en commerciële productie in de automobielindustrie, consumentengoederen, medische technologie en elektronica wereldwijd.