Computer Aided Engineering (CAE)

Computergestützte Technik wird seit Jahrzehnten erfolgreich für die Produktentwicklung eingesetzt. Darüber hinaus gab es eine kontinuierliche Entwicklung sowohl für detailgetreue als auch für pragmatischere Modellierungsansätze, mit denen Sie schneller ausreichend genaue Ergebnisse erzielen können. Heute können und müssen Ingenieure den Genauigkeitsgrad wählen, der ihren Bedürfnissen am besten entspricht, um technische Fragen mit minimalem Rechenaufwand zu beantworten. Das Genauigkeitsniveau reicht von detailgetreuen Modellierungstechniken, die die Vorhersage des tatsächlichen Verhaltens innerhalb weniger Prozent oder sogar weniger ermöglichen, bis hin zu schnellen Methoden, die schnelle Trendvorhersagen ermöglichen.

Heute sind auf dieser Grundlage die Zertifizierungs- und Verifizierungsprozesse für CAE-Tools gut etabliert. Sie werden ein wichtiger Bestandteil für den Fortschritt von CAE, seiner Zuverlässigkeit und seinem Vertrauen in digitale Zwillinge und seiner Etablierung in neuartigen Bereichen bleiben. Die prädiktive Simulation wird zwar den Bedarf an teuren Messungen und Prototypen kontinuierlich reduzieren, aber sie wird auch weiterhin strenge CAE-Methoden und die Validierung bewährter Verfahren durch Experimente erfordern.

Das Erlernen von CAE erfordert Zeit, Hingabe, gründliches Lernen und Üben. Es ist wichtig, die grundlegende Physik des Fachgebiets, in dem Sie tätig sind, zu verstehen, numerische Methoden und ihre Grenzen zu verstehen und den praktischen Umgang mit aktuellen CAE-Softwaretools zu üben. Dank der Automatisierung, der Erhöhung der Rechenleistung und der kontinuierlichen Verbesserung der Benutzeroberflächen in moderner CAE-Software werden die Hindernisse für ein detailgetreues CAE auf allen Benutzerebenen weiter sinken — der Umfang wird auf die Untersuchung von Ergebnissen und das Treffen simulationsgestützter Entscheidungen verlagert. Darüber hinaus ist es wichtig, die grundlegende physikalische Dynamik zu verstehen, um die Ergebnisse zu beurteilen und aussagekräftige technische Entscheidungen auf der Grundlage der CAE-Ergebnisse zu treffen.

CAE-Software wird in einer Vielzahl von technischen Anwendungen immer dann eingesetzt, wenn es darum geht, zu verstehen oder vorherzusagen, wie sich verschiedene Arten von Physik auf die Leistung eines Produktdesigns oder Systems auswirken. In der industriellen Produktentwicklung ist die computergestützte Technik inzwischen dazu übergegangen, das multiphysikalische Verhalten in komplexen Geometrien zu simulieren, sodass Unternehmen ihr Produktdesign virtuell vollständig verstehen und optimieren können, bevor überhaupt ein Prototyp gebaut wird.

Zu den Branchen, in denen computergestützte Technik weit verbreitet ist, gehören:

• Luft- und Raumfahrt
• Automobilindustrie
• Konsumgüter
• Marine (Schiffsdesign, Antriebssysteme, Motordesign)
• Elektronik
• Energie (Kernenergie, Öl und Gas, Stromerzeugung)
• Gebäudetechnik
• Biowissenschaften
• Turbomaschinen
• Sport
• Andere allgemeine Anwendungen mit Strukturen, Schwingungen, Elektromagnetik, Schall, Wärme und Flüssigkeitsströmung

CAD ist die Verwendung von Computerprogrammen zur Erstellung, Änderung, Analyse und Dokumentation von zwei- oder dreidimensionalen (2D oder 3D) grafischen Darstellungen physischer Objekte als Alternative zu manuellen Entwürfen und Produktprototypen. CAD konzentriert sich nur auf die Geometrie eines Teils oder Produkts.

Computergestütztes Engineering ist wirklich der nächste Schritt im Entwicklungsprozess und ermöglicht es Ingenieuren, das im CAD definierte Teil oder Produkt zu simulieren, um zu verstehen, ob das Design erwartungsgemäß funktioniert und die Anforderungen erfüllt. CAD-Daten fließen in den CAE-Prozess ein, bei dem Ingenieure mithilfe von CAE-Tools ein Simulationsmodell erstellen, das auf der in CAD definierten Geometrie basiert. Die Ergebnisse der Simulation teilen den Ingenieuren dann mit, ob das Design den Anforderungen entspricht oder nicht, und entwickeln Ideen, um das Design zu ändern, um die Leistung zu verbessern.

CAD ist zusammen mit CAE ein iterativer Prozess, der es Ingenieurteams ermöglicht, innovative neue Produkte schneller in kürzerer Zeit zu entwickeln als physische Testmethoden, die auf dem Bau echter Prototypen beruhen.