Počítačem podporované inženýrství (CAE)

Počítačem podporované inženýrství se úspěšně používá pro vývoj produktů po celá desetiletí. Spolu s tím probíhal neustálý vývoj jak přístupů k modelování s vysokou věrností, tak pragmatičtějších, které umožňují rychleji získat dostatečně přesné výsledky. Inženýři si dnes mohou a musí zvolit úroveň přesnosti, která nejlépe vyhovuje jejich potřebám, aby mohli odpovídat na technické otázky s minimálním výpočetním úsilím. Úroveň přesnosti se pohybuje od vysoce věrných modelovacích technik, které umožňují předpovídat skutečné chování v rámci několika procent nebo dokonce méně, až po rychlé metody, které umožňují rychlé předpovědi trendů.

Dnes jsou na tomto základě dobře zavedeny certifikační a verifikační procesy pro CAE nástroje. Zůstanou klíčovou složkou pokroku CAE, jeho spolehlivosti a důvěry v digitální dvojčata a jeho etablování v nových oblastech. Prediktivní simulace sice bude neustále snižovat potřebu nákladných měření a prototypování, ale bude i nadále vyžadovat přísné metody CAE a ověřování osvědčených postupů prostřednictvím experimentů.

Učení CAE vyžaduje čas, odhodlání, důkladné studium a praxi. Je důležité porozumět základní fyzice oboru, ve kterém se pohybujete, mít přehled o numerických metodách a jejich omezeních a také si procvičit praktické používání skutečných softwarových nástrojů CAE. Díky automatizaci, zvyšujícímu se výpočetnímu výkonu a neustálému zlepšování uživatelských rozhraní v moderním CAE softwaru se budou bariéry pro vysoce věrné CAE dále snižovat na všech uživatelských úrovních – a posune se rozsah zkoumání výsledků a rozhodování na základě simulace.  A co víc, je důležité porozumět základní fyzikální dynamice, která se odehrává, aby bylo možné posoudit výsledky a učinit smysluplná inženýrská rozhodnutí na základě výsledků CAE.

Software CAE se používá v široké škále inženýrských aplikací všude tam, kde je potřeba pochopit nebo předpovědět, jak různé druhy fyziky ovlivní výkonnost návrhu produktu nebo systému. Ve vývoji průmyslových produktů nyní počítačem podporované inženýrství pokročilo k simulaci multifyzikálního chování ve složitých geometriích, což společnostem umožňuje plně pochopit a optimalizovat návrh produktu virtuálně ještě předtím, než vůbec postaví prototyp.

Mezi průmyslová odvětví, kde je počítačem podporované inženýrství široce používáno, patří:

• Letectví
• Automobilový průmysl
• Spotřební zboží
• Námořní doprava (konstrukce lodí, pohonné systémy, konstrukce motorů)
• Elektronika
• Energetika (jaderná energetika, ropa a plyn, výroba energie)
• Technická zařízení budov
• Vědy
• Lopatkové stroje
• Sportovní
• Další obecné aplikace zahrnující konstrukce, vibrace, elektromagnetické pole, proudění zvuku, tepla a tekutin

CAD je použití počítačových programů k vytváření, úpravě, analýze a dokumentaci dvourozměrných nebo trojrozměrných (2D nebo 3D) grafických reprezentací fyzických objektů jako alternativy k ručním návrhům a prototypům produktů. CAD je zaměřen pouze na geometrii dílu nebo výrobku.

Počítačem podporované inženýrství je skutečně dalším krokem v procesu vývoje a umožňuje inženýrům simulovat díl nebo produkt definovaný v CAD, aby pochopili, zda bude návrh fungovat tak, jak se očekává, aby splňoval požadavky. Data CAD jsou předávána procesu CAE, kde inženýři používající nástroje CAE vytvářejí simulační model založený na geometrii definované v CAD. Výsledky simulace pak dávají inženýrům vědět, zda návrh splňuje požadavky nebo ne, a přicházejí s nápady, jak návrh změnit, aby se zlepšil výkon.

CAD spolu s CAE je iterativní proces, který umožňuje inženýrským týmům rychleji vyvíjet inovativní nové produkty v kratším čase než metody fyzického testování, které se spoléhají na stavbu skutečných prototypů.