Ingegneria assistita da computer (CAE)

L'ingegneria assistita da computer è stata utilizzata con successo per l'ingegneria dei prodotti per decenni. Insieme a ciò, c'è stato un continuo sviluppo sia per gli approcci di modellazione ad alta fedeltà che per quelli più pragmatici che consentono di ottenere risultati sufficientemente accurati in tempi più rapidi. Oggi, gli ingegneri possono e devono scegliere il livello di precisione che meglio si adatta alle loro esigenze per rispondere alle domande di progettazione con il minimo sforzo computazionale. Il livello di precisione varia da tecniche di modellazione ad alta fedeltà che consentono la previsione del comportamento reale entro pochi punti percentuali o anche meno a metodi rapidi che consentono previsioni rapide delle tendenze.

Oggi, su questa base, i processi di certificazione e verifica per gli strumenti CAE sono ben consolidati. Rimarranno un ingrediente fondamentale per il progresso di CAE, la sua affidabilità e fiducia nei gemelli digitali e la sua affermazione in nuove aree. Se da un lato la simulazione predittiva ridurrà continuamente la necessità di costose misurazioni e prototipazione, dall'altro continuerà a richiedere rigorosi metodi CAE e la convalida delle best practice attraverso l'esperimento.

L'apprendimento del CAE richiede tempo, dedizione, studio approfondito e pratica. È fondamentale comprendere la fisica fondamentale sottostante del dominio in cui ci si trova, avere una comprensione dei metodi numerici e dei loro limiti, nonché praticare l'uso pratico degli strumenti software CAE reali. Grazie all'automazione, all'aumento della potenza di calcolo e al miglioramento continuo delle interfacce utente nei moderni software CAE, le barriere al CAE ad alta fedeltà diminuiranno ulteriormente a tutti i livelli dell'utente, spostando l'ambito sull'esplorazione dei risultati e sul prendere decisioni basate sulla simulazione.  Inoltre, è fondamentale comprendere le dinamiche fisiche fondamentali che si verificano per giudicare i risultati e prendere decisioni ingegneristiche significative sulla base dei risultati CAE.

Il software CAE viene utilizzato in un'ampia gamma di applicazioni ingegneristiche ogni volta che è necessario comprendere o prevedere come vari tipi di fisica influenzeranno le prestazioni di un progetto o di un sistema di prodotto. Nello sviluppo di prodotti industriali, l'ingegneria assistita da computer è progredita fino a simulare il comportamento multifisico in geometrie complesse, consentendo alle aziende di comprendere appieno e ottimizzare la progettazione del prodotto virtualmente prima ancora di costruire un prototipo.

I settori in cui l'ingegneria assistita da computer è ampiamente utilizzata includono:

• Settore aerospaziale
• Automotive
• Beni di consumo
• Settore navale (progettazione navale, sistemi di propulsione, progettazione di motori)
• Elettronica
• Energia (nucleare, petrolio e gas, produzione di energia)
• Servizi per l'edilizia
• Scienze naturali
• Turbomacchine
• Sport
• Altre applicazioni generali che coinvolgono strutture, vibrazioni, elettromagnetismo, suono, calore e flusso di fluidi

Il CAD è l'uso di programmi informatici per creare, modificare, analizzare e documentare rappresentazioni grafiche bidimensionali o tridimensionali (2D o 3D) di oggetti fisici in alternativa alle bozze manuali e ai prototipi di prodotto. Il CAD si concentra solo sulla geometria di una parte o di un prodotto.

L'ingegneria assistita da computer è in realtà il passo successivo nel processo di sviluppo e consente agli ingegneri di simulare la parte o il prodotto definito nel CAD per capire se il progetto funzionerà come previsto per soddisfare i requisiti. I dati CAD alimentano il processo CAE, in cui gli ingegneri che utilizzano gli strumenti CAE creano un modello di simulazione basato sulla geometria definita nel CAD. I risultati della simulazione consentono quindi agli ingegneri di sapere se il progetto soddisfa i requisiti o meno e di proporre idee per modificare il progetto e migliorare le prestazioni.

Il CAD, insieme al CAE, è un processo iterativo che consente ai team di ingegneri di sviluppare più rapidamente nuovi prodotti innovativi in meno tempo rispetto ai metodi di test fisici che si basano sulla costruzione di prototipi reali.