La ricerca e lo sviluppo ingegneristico, noto anche come ricerca e sviluppo, è il processo sistematico di apprendimento e costruzione di nuove tecnologie allo scopo di progettare un prodotto. A differenza della ricerca scientifica, la ricerca ingegneristica non si occupa di scoprire come funziona il mondo, ma piuttosto come le cose possono essere fatte funzionare per un determinato scopo. Tale ricerca potrebbe comportare molti studi scientifici, tuttavia, poiché gli ingegneri lavorano per creare soluzioni di progettazione a problemi del mondo reale. La parte relativa allo sviluppo della ricerca e dello sviluppo ingegneristico si riferisce al tentativo di costruire effettivamente il prodotto finale; possono essere necessarie molte fasi di sviluppo, ognuna con vari gradi di prontezza, affinché il progetto abbia successo.
Il primo passo nella creazione di una soluzione a un determinato problema nella ricerca e nello sviluppo dell’ingegneria è quello di conoscere il problema stesso e come deve funzionare la soluzione. Se non esistono prodotti simili, questo passaggio potrebbe richiedere molte ricerche nelle scienze fisiche, come la fisica o la biologia. Ad esempio, il nuovo campo della nanoingegneria non aveva prodotti in nanoscala su cui basare i suoi progetti; gli ingegneri dovevano rivolgersi alla fisica per farsi un’idea di come potrebbero funzionare i potenziali prodotti.
D’altra parte, se ci sono prodotti esistenti nel mondo strettamente correlati a quello in fase di progettazione, gli ingegneri probabilmente si concentreranno sullo studio della tecnologia esistente stessa piuttosto che sulla scienza di base. Nel caso della progettazione di un motore per un modello di auto in arrivo, gli ingegneri probabilmente trarrebbero maggiori benefici dallo studio dei motori delle auto precedenti piuttosto che dalla termodinamica teorica, per esempio. I motori a combustione interna sono stati ampiamente utilizzati per oltre un secolo e una varietà di configurazioni sono già state progettate, utilizzate e valutate per i loro punti di forza e di debolezza: non ha senso ricreare ciò che è già stato progettato.
Lo sviluppo di un prodotto nella ricerca e sviluppo ingegneristico è generalmente un processo iterativo. In altre parole, è impossibile sapere esattamente come funzionerà un prodotto anche quando viene elaborato un piano di progettazione dettagliato. Anche i prodotti ben progettati non sono perfetti e hanno i loro punti deboli. Pertanto è molto utile sviluppare prototipi o modelli di lavoro per testare idee. Questi modelli non sono destinati alla vendita a un cliente o alla produzione in serie come prodotto finale. Piuttosto, hanno lo scopo di fornire agli ingegneri un’idea migliore di quali componenti del modello debbano essere migliorati e quali sembrano funzionare bene.
Dopo una serie di test sistematici di un prototipo, gli ingegneri tentano di ridisegnare un prodotto in base alle informazioni raccolte durante i test. Potrebbero modificare i loro calcoli e modificare leggermente alcuni dei componenti più deboli del loro design. Non esiste una regola per quanti prototipi devono essere sviluppati prima che un prodotto finale sia pronto; il numero dipende da fattori quali la novità della tecnologia e se il prodotto potrebbe rappresentare un rischio per la sicurezza o l’ambiente quando utilizzato.