コンピュータ支援エンジニアリング(CAE)

コンピューター支援エンジニアリングは、何十年にもわたって製品エンジニアリングに使用されてきました。それに伴い、忠実度の高いモデリングアプローチと、十分に正確な結果をより迅速に得ることができる実用的なモデリングアプローチの両方が継続的に開発されました。今日、エンジニアは、最小限の計算労力でエンジニアリングの質問に答えるために、ニーズに最も適した精度レベルを選択することができ、また選択する必要があります。精度のレベルは、実際の動作を数パーセントまたはそれ以下の誤差で予測できる忠実度の高いモデリング手法から、迅速な傾向予測を可能にする迅速な方法まで多岐にわたります。

今日では、それに基づいてCAEツールの認証と検証のプロセスが確立されています。これらは、CAEの進歩、デジタルツインの信頼性、および新しい分野での確立にとって重要な要素であり続けるでしょう。予測シミュレーションは、高価な測定やプロトタイピングの必要性を継続的に減らしますが、厳密なCAE手法と実験によるベストプラクティスの検証が引き続き必要になります。

CAEを学ぶには、時間、献身、徹底的な研究と実践が必要です。自分が属する領域の基礎物理学を理解し、数値的手法とその限界を把握し、実際のCAEソフトウェアツールを実践的に使用する練習をすることが重要です。しかし最新のCAEソフトウェアにおける自動化、計算能力の向上、ユーザーインターフェースの継続的な改善により、忠実度の高いCAEへの障壁はすべてのユーザーレベルでさらに低下しています。結果の探索やシミュレーションベースの意思決定に範囲がシフトしています。  さらに、CAEの結果に基づいて結果を判断し、意味のあるエンジニアリング上の決定を下すためには、基本的な物理力学を理解することが重要です。

CAEソフトウェアは、さまざまな種類の物理特性が製品設計やシステムの性能にどのように影響するかを理解または予測する必要がある場合に、幅広いエンジニアリングアプリケーションで使用されます。工業製品開発では、コンピュータ支援エンジニアリングが進歩し、複雑な形状のマルチフィジックス挙動をシミュレーションし、企業がプロトタイプを作成する前に製品設計を仮想的に完全に理解し、最適化できるようになりました。

コンピュータ支援エンジニアリングが広く使用されている業界には、次のものがあります。

• 航空宇宙
• 自動車
• 消費財を扱う企業は、
• 造船 / 洋上プラント (船舶、推進システム、エンジンの設計)
• エレクトロニクス
• エネルギー (原子力、石油、ガス、発電)
• 組み立てサービス
• ライフサイエンス
• ターボ機械
• スポーツ
• 構造、振動、電磁気学、音、熱、流体の流れを含むその他の一般的な用途

CADとは、コンピュータプログラムを使用して、手動のドラフトや製品プロトタイプの代わりに、物理オブジェクトの2次元または3次元(2Dまたは3D)のグラフィック表現を作成、変更、分析、および文書化することです。CADは、部品や製品の形状のみに焦点を当てています。

コンピューター支援エンジニアリングは、開発プロセスの次のステップであり、エンジニアはCADで定義された部品または製品をシミュレートして、設計が要件を満たすために期待どおりに機能するかどうかを理解できます。CADデータはCAEプロセスに供給され、エンジニアはCAEツールを使用してCADで定義された形状に基づいてシミュレーションモデルを作成します。シミュレーションの結果から、エンジニアは設計が要件を満たしているか失敗しているかを把握し、性能を向上させるために設計を変更するためのアイデアを思いつきます。

CADとCAEの組み合わせは反復的なプロセスであり、エンジニアリングチームは、実際のプロトタイプの構築に依存する物理的なテスト方法よりも短い時間で革新的な新製品をより迅速に開発できます。