Het ontwerp van matrijzen en mallen omvat de uitgebreide ingenieursdiscipline die is toegespitst op het creëren van gereedschapssystemen die worden gebruikt in productieprocessen zoals spuitgieten, spuitgieten van metalen en persvormen. Hoewel de termen soms door elkaar worden gebruikt, verwijzen ze vaak naar verschillende toepassingen: "matrijs" beschrijft meestal gereedschappen voor het vormgeven van kunststoffen of non-ferro materialen via processen zoals spuitgieten, terwijl "mal" vaak verwijst naar gereedschappen voor metaalomvormingsoperaties zoals spuitgieten van metalen of persvormen. Het ontwerpproces kent fundamentele principes die ongeacht de toepassing gelden, en begint met een grondige analyse van het onderdeelontwerp om mogelijke productieproblemen te identificeren. Belangrijke ontwerpelementen zijn het holte- en kernsysteem dat de productgeometrie bepaalt, toesluitsystemen voor correcte materiaaltoevoer, uitschuifmechanismen voor het verwijderen van onderdelen en temperatuurregelsystemen voor het beheersen van thermische omstandigheden. Voor giettoepassingen richt het ontwerp zich op het stromingsgedrag van polymeren, compensatie van krimp en optimalisering van koelkanalen. Bij spuitgieten van metalen ligt de nadruk op het beheersen van de stroom van gesmolten metaal, weerstand tegen thermische vermoeiing en ontluchtingssystemen. Bij het ontwerpen van persmallen wordt de focus gelegd op de vervormbaarheid van het materiaal, de speling tussen stans en mal, en de optimalisering van de stripindeling. Moderne ontwerppraktijken maken intensief gebruik van geavanceerde CAD/CAE-software voor 3D-modellering, simulatie van productieprocessen en structurele analyse. Materiaalkeuze is cruciaal, waarbij gereedschapsstaalsoorten worden geselecteerd op basis van productie-eisen, slijtvastheid en thermisch beheer. Het ontwerp moet ook rekening houden met praktische productie-aspecten zoals onderhoudsgemak, uitwisselbaarheid van componenten en compatibiliteit met productiemachines. Succesvol ontwerp van matrijzen en mallen levert robuuste productiesystemen op die consistent hoogwaardige onderdelen produceren, terwijl de productie-economie wordt geoptimaliseerd via een langere levensduur van het gereedschap, kortere cyclustijden en lagere afvalpercentages. Deze ingenieursdiscipline vormt de cruciale schakel tussen productontwerp en massaproductie in vrijwel elke productiesector.