Kalıp ve döküm tasarımı, metal döküm (kalıp) ve plastik enjeksiyon (kalıp) uygulamaları için imalat sistemlerinin oluşturulmasını içeren seri üretim süreçlerinin temel mühendislik disiplinini oluşturur. Bu alan, malzeme davranışı, termal yönetim ve makine mühendisliği ilkeleri konusunda kapsamlı bir anlayış gerektirir. Tasarım süreci, üretilebilirlik ilkelerini uygulayarak olası üretim sorunlarını belirlemek ve çözmek amacıyla ürün tasarımının detaylı analiziyle başlar. Döküm uygulamaları için tasarım, erimiş metal akışı, termal gerilimler ve katılaşma desenlerinin yönetilmesine odaklanır ve özellikle giriş sistemi, taşma kanalları ve soğutma kanallarının optimizasyonuna önem verilir. Enjeksiyon kalıplama için öncelik, polimer akış karakteristiklerine, büzülme telafisine ve parça çıkarma sistemi tasarımına kayar. Ortak unsurlar arasında ürün geometrisini belirleyen boşluk ve çekirdek sistemi, malzemeyi doğru şekilde ileten besleme mekanizmaları, süreç stabilitesini korumak için sıcaklık kontrol sistemleri ve parçanın kalıptan çıkarılması için ejection sistemleri yer alır. Malzeme seçimi kritik öneme sahiptir; üretim gereksinimlerine göre takım çelikleri seçilir—döküm uygulamaları için termal yorulma direnci, aşındırıcı malzemeler için aşınma direnci ve estetik yüzeyler için parlatılabilirlik gibi faktörler göz önünde bulundurulur. Modern tasarım uygulamaları, 3D modelleme, süreç simülasyonu ve yapısal analiz için CAD/CAE yazılımlarından yoğun şekilde yararlanır. Tasarım ayrıca bakım kolaylığı, bileşen standardizasyonu ve üretim ekipmanlarıyla uyumluluk gibi pratik hususları da dikkate almalıdır. Yüksek hacimli üretimde kalıp ve döküm tasarımları, üretkenliği maksimize etmek amacıyla dayanıklı yapı, hassas hizalama sistemleri ve etkili soğutma düzenlemeleri içerir. Başarılı bir kalıp ve döküm tasarımı, bileşenlerin tutarlı kalite, boyutsal doğruluk ve yüzey pürüzsüzlüğüyle üretilmesini sağlarken, araç ömrünün uzatılması, çevrim sürelerinin kısaltılması ve malzeme israfının en aza indirilmesi yoluyla üretim ekonomisini optimize eder. Bu mühendislik disiplini, otomotiv, tüketici ürünleri, tıp ve elektronik sektörlerinde dünya genelinde ürün tasarımı ile ticari üretim arasındaki kritik köprüyü oluşturur.