Inżynieria wspomagana komputerowo (CAE)

Inżynieria wspomagana komputerowo jest z powodzeniem stosowana w inżynierii produktu od dziesięcioleci. Wraz z tym nastąpił ciągły rozwój zarówno metod modelowania o wysokiej wierności, jak i bardziej pragmatycznych, które pozwalają szybciej uzyskać wystarczająco dokładne wyniki. Obecnie inżynierowie mogą i muszą wybrać poziom dokładności, który najlepiej odpowiada ich potrzebom, aby odpowiedzieć na pytania inżynierskie przy minimalnym wysiłku obliczeniowym. Poziom dokładności waha się od technik modelowania o wysokiej wierności, które umożliwiają przewidywanie rzeczywistych zachowań z dokładnością do kilku procent lub nawet mniej, do szybkich metod, które umożliwiają szybkie przewidywanie trendów.

Obecnie na tej podstawie procesy certyfikacji i weryfikacji narzędzi CAE są dobrze ugruntowane. Pozostaną one kluczowym składnikiem rozwoju CAE, jego niezawodności i zaufania do cyfrowych bliźniaków oraz jego rozwoju w nowych obszarach. Podczas gdy symulacja predykcyjna będzie stale zmniejszać zapotrzebowanie na kosztowne pomiary i prototypowanie, nadal będzie wymagała rygorystycznych metod CAE i walidacji najlepszych praktyk poprzez eksperymenty.

Nauka CAE wymaga czasu, poświęcenia, gruntownej nauki i praktyki. Bardzo ważne jest, aby zrozumieć podstawową fizykę domeny, w której się znajdujesz, zrozumieć metody numeryczne i ich ograniczenia, a także przećwiczyć praktyczne użycie rzeczywistych narzędzi programowych CAE. Dzięki automatyzacji, rosnącej mocy obliczeniowej i ciągłemu doskonaleniu interfejsów użytkownika w nowoczesnym oprogramowaniu CAE, bariery dla CAE o wysokiej wierności będą się jeszcze bardziej zmniejszać na wszystkich poziomach użytkownika - przesuwając zakres na badanie wyników i podejmowanie decyzji opartych na symulacji. Co więcej, kluczowe znaczenie ma zrozumienie fundamentalnej dynamiki fizycznej, która ma miejsce, aby ocenić wyniki i podjąć znaczące decyzje inżynierskie w oparciu o wyniki CAE.

Oprogramowanie CAE jest używane w szerokim zakresie zastosowań inżynierskich, gdy istnieje potrzeba zrozumienia lub przewidzenia, w jaki sposób różne rodzaje fizyki wpłyną na wydajność projektu produktu lub systemu. W rozwoju produktów przemysłowych inżynieria wspomagana komputerowo rozwinęła się obecnie w kierunku symulacji zachowania wielofizycznego w złożonych geometriach, umożliwiając firmom pełne zrozumienie i optymalizację projektu produktu wirtualnie przed zbudowaniem prototypu.

Branże, w których inżynieria wspomagana komputerowo jest szeroko stosowana, obejmują:

• Branża lotnicza
• Przemysł motoryzacyjny
• Produkty konsumenckie
• Przemysł morski (projektowanie statków, układy napędowe, konstrukcja silników)
• i elektronika
• Energetyka (energia jądrowa, ropa naftowa i gaz, energetyka)
• Usługi budowlane
• Nauki przyrodnicze
• Maszyny wirnikowe
• Komentator
• Inne ogólne zastosowania związane z konstrukcjami, drganiami, elektromagnetyzmem, dźwiękiem, ciepłem i przepływem płynów

CAD to wykorzystanie programów komputerowych do tworzenia, modyfikowania, analizowania i dokumentowania dwu- lub trójwymiarowych (2D lub 3D) graficznych reprezentacji obiektów fizycznych jako alternatywa dla ręcznych szkiców i prototypów produktów. CAD skupia się tylko na geometrii części lub produktu.

Inżynieria wspomagana komputerowo jest tak naprawdę kolejnym krokiem w procesie rozwoju i pozwala inżynierom symulować część lub produkt zdefiniowany w CAD, aby zrozumieć, czy projekt będzie działał zgodnie z oczekiwaniami, aby spełnić wymagania. Dane CAD zasilają proces CAE, w którym inżynierowie korzystający z narzędzi CAE tworzą model symulacyjny na podstawie geometrii zdefiniowanej w CAD. Wyniki symulacji informują inżynierów, czy projekt spełnia wymagania, czy też nie, i przedstawiają pomysły na zmianę projektu w celu poprawy wydajności.

CAD wraz z CAE to iteracyjny proces, który pozwala zespołom inżynierskim szybciej opracowywać innowacyjne nowe produkty w krótszym czasie niż fizyczne metody testowania, które polegają na budowaniu prawdziwych prototypów.