Ammattitaitoinen koneinsinööri suunnittelee ja rakentaa erityyppisiä koneita, joita käytetään tuotantolaitoksissa, rakennuksissa ja kodeissa. Hän on usein erikoistunut tiettyyn alaan, kuten ilmailu, autot, teollisuuslaitteet, robotiikka tai kulutuselektroniikka. Insinöörit luovat usein tietokonemalleja ja piirustuksia suunnitelmistaan, analysoivat teoreettisia koneita ja rakentavat fyysisiä prototyyppejä. He osallistuvat usein uusien koneidensa rakentamiseen, testaamiseen, patentointiin ja markkinointiin.
Uuden tuotteen tai koneen suunnittelu vaatii yleensä ammattitaitoista mekaanista insinööriä suorittamaan laajan tutkimuksen ja käymään läpi useita luonnoksia. Insinöörit käyttävät tutkimuksessaan monia erilaisia fysiikan periaatteita, mukaan lukien sähkön, termodynamiikan, nesteen mekaniikan ja kinematiikan elementit. Heidän asiantuntemuksensa auttaa heitä suunnittelemaan tehokkaimmat ja kustannustehokkaimmat koneet ja laitteet. Ammattilaiset luovat yleensä piirustuksia tietokoneohjelmien avulla, joiden avulla he voivat tehdä muutoksia malleihin ja esittää ideansa simuloiduilla testeillä.
Kun ammattitaitoinen koneinsinööri on varma suunnittelustaan, fyysinen rakennusprosessi voi alkaa. Yleensä insinööri tekee yhteistyötä muiden asiantuntijoiden kanssa luodakseen ja testatakseen koneen prototyypin. Hän tekee tarvittaessa hienosäätöjä asianmukaisen toiminnan varmistamiseksi. Onnistunut malli patentoidaan ja markkinoidaan yleensä valmistusyrityksille, jotta konetta voidaan valmistaa massatuotantona.
Monet eri alat työllistävät insinöörejä uusien ja parempien tuotteiden luomiseksi. Asiantuntijat voivat työskennellä erikoistuneissa tutkimus- ja kehityslaboratorioissa laitoksissa, jotka tuottavat teollisia koneita, kuten koneistustyökaluja ja -generaattoreita. Monet ammattilaiset parantavat kulutuselektroniikkaa, laitteita sekä lämmitys- ja jäähdytysjärjestelmiä. Ammattitaitoinen koneinsinööri voi työskennellä armeijassa tai valtion laitoksessa ja suunnitella monimutkaisia valvontalaitteita ja puolustusjärjestelmiä.
Ammattitaitoiseksi koneinsinööriksi ryhtymiseen henkilön on tyypillisesti suoritettava kandidaatin tutkinto akkreditoidusta korkeakoulusta tai yliopistosta. Yksilö voi halutessaan hankkia maisterin tai tohtorin tutkinnon työskennelläkseen edistyneissä tehtävissä tutkimuslaboratorioissa tai yliopistoissa. Uusi insinööri aloittaa yleensä uransa avustajana ja hankkii ensikäden tietoa eri työkaluista, tekniikoista ja vastuista kokeneilta ammattilaisilta. Kun hän on saanut kokemusta avustajana, uuden insinöörin on usein suoritettava lisensointi- tai sertifiointitesti ennen itsenäistä työskentelyä.
Koneinsinööreille on kysyntää useimmissa työympäristöissä. Tutkimuksen ja suunnittelun uudet tekniset edistysaskeleet edellyttävät insinööreiltä vahvaa ymmärrystä tietokoneista, robotiikasta ja kehittyneistä elektronisista laitteista. Yksilöt, joilla on taito tietokoneohjelmoinnissa ja tietotekniikan sovelluksissa, nauttivat yleensä parhaista uramahdollisuuksista ammatillisina mekaanisina insinööreinä.