AR-GE olarak da bilinen mühendislik araştırma ve geliştirme, bir ürün tasarlama amacıyla yeni teknolojiler hakkında bilgi edinme ve yeni sistem oluşturma sürecidir. Bilimsel araştırmaların aksine, mühendislik araştırmaları, dünyanın nasıl çalıştığını keşfetmekle değil, belirli bir amaç için işlerin nasıl yapılabileceğini keşfetmekle ilgilenir. Bu tür araştırmalar, mühendisler gerçek dünyadaki sorunlara tasarım çözümleri oluşturmak için çalıştıkları için, çok fazla bilimsel çalışma içerebilir. Mühendislik araştırması ve geliştirmesinin geliştirme kısmı, nihai ürünü gerçekten inşa etme girişimini ifade eder; tasarımın başarılı olması için her biri çeşitli hazırlık derecelerine sahip birçok geliştirme aşaması gerekebilir.
Mühendislik araştırması ve geliştirmesinde belirli bir soruna çözüm yaratmanın ilk adımı, sorunun kendisinin ve çözümün nasıl çalışması gerektiğinin öğrenilmesidir. Benzer bir ürün bulunmuyorsa, bu adım fizik veya biyoloji gibi fizik bilimlerinde çok fazla araştırma gerektirebilir. Örneğin, yeni mühendislik mühendisliği alanında tasarımlarını temel alacak nano ölçekli ürün yoktu; mühendislerin, potansiyel ürünlerin nasıl işe yarayabileceği hakkında bir fikir edinmek için fiziğe bakmaları gerekiyordu.
Öte yandan, dünyada tasarlanan ürünle yakından ilişkili mevcut ürünler varsa, mühendisler muhtemelen temel bilim yerine mevcut teknolojiyi incelemeye odaklanacaklardır. Yeni bir otomobil modeli için bir motor tasarlanması durumunda, mühendisler, örneğin teorik termodinamikten ziyade, önceki otomobil motorlarını kendileri çalışmaktan daha fazla yararlanabilirler. İçten yanmalı motorlar, bir asırdan fazla bir süredir yaygın olarak kullanılmaktadır ve güçlü ve zayıf yönleri için çeşitli konfigürasyonlar çoktan tasarlanmış, kullanılmış ve değerlendirilmiştir - önceden tasarlanmış olanı yeniden yaratmanın bir anlamı yoktur.
Mühendislik araştırması ve geliştirmesinde bir ürünün geliştirilmesi genellikle yinelemeli bir süreçtir. Başka bir deyişle, ayrıntılı bir tasarım planı hazırlanırken bile bir ürünün ne kadar iyi işleyeceğini bilmek imkansızdır. İyi tasarlanmış ürünler bile mükemmel değildir ve zayıf noktaları vardır. Bu nedenle, fikirleri test etmek için prototipler veya çalışan modeller geliştirmek çok yararlıdır. Bu modellerin bir müşteriye satılması veya nihai ürün olarak seri üretilmesi amaçlanmamıştır. Aksine, mühendislere, modelin hangi bileşenlerinin iyileştirilmesi gerektiği ve hangilerinin iyi çalıştığı konusunda daha iyi bir fikir vermeyi amaçlamaktadır.
Bir prototipin bir dizi sistematik testinden sonra, mühendisler test sırasında toplanan bilgilere dayanarak bir ürünü yeniden tasarlamaya çalışırlar. Hesaplarını ayarlayabilir ve tasarımlarının zayıf bileşenlerinden bazılarını hafifçe ayarlayabilirler. Nihai ürün hazır olmadan önce ne kadar prototip geliştirilmesi gerektiğine dair bir kural yoktur; Bu sayı, teknolojinin ne kadar yeni olduğu ve ürünün kullanıldığında güvenlik ya da çevresel risk oluşturabileceği gibi faktörlere bağlıdır.
