Számítógéppel támogatott mérnöki munka (CAE)

A számítógéppel támogatott mérnöki munkát évtizedek óta sikeresen alkalmazzák a termékfejlesztésben. Ezzel együtt folyamatosan fejlesztették mind a nagy hűségű modellezési megközelítéseket, mind a pragmatikusabb megközelítéseket, amelyek lehetővé teszik a kellően pontos eredmények gyorsabb elérését. Manapság a mérnökök kiválaszthatják és meg kell választaniuk az igényeiknek leginkább megfelelő pontossági szintet, hogy minimális számítási erőfeszítéssel válaszoljanak a mérnöki kérdésekre. A pontosság szintje a nagy hűségű modellezési technikáktól, amelyek lehetővé teszik a valós viselkedés néhány százalékos vagy annál kevesebb előrejelzését, a gyors trend-előrejelzéseket lehetővé tevő gyors módszerekig terjed.

Ma ezen az alapon a CAE eszközök tanúsítási és ellenőrzési folyamatai jól megalapozottak. Ezek továbbra is kritikus összetevői lesznek a CAE fejlődésének, megbízhatóságának és digitális ikrekbe vetett bizalmának, valamint új területeken való megalakulásának. Míg a prediktív szimuláció folyamatosan csökkenti a drága mérések és prototípusok készítésének szükségességét, továbbra is szigorú CAE módszerekre és bevált gyakorlatok kísérlettel történő validálására lesz szükség.

A CAE tanulása időt, elkötelezettséget, alapos tanulást és gyakorlatot igényel. Fontos megérteni a terület alapfizikáját, amelyben tartózkodik, megérteni a numerikus módszereket és azok korlátait, valamint gyakorolni a tényleges CAE szoftvereszközök gyakorlati használatát. Az automatizálásnak, a növekvő számítási teljesítménynek és a modern CAE szoftverek felhasználói felületeinek folyamatos fejlesztésének köszönhetően a nagy megbízhatóságú CAE akadályai minden felhasználói szinten tovább csökkenni fognak, és a hatókört az eredmények feltárására és a szimulációs alapú döntések meghozatalára helyezik át. Sőt, kritikus fontosságú az alapvető fizikai dinamika megértése az eredmények megítéléséhez és a CAE eredményei alapján értelmes mérnöki döntések meghozatalához.

A CAE szoftvert a mérnöki alkalmazások széles skálájában használják, amikor meg kell érteni vagy megjósolni, hogy a különféle fizika hogyan befolyásolja a terméktervezés vagy rendszer teljesítményét. Az ipari termékfejlesztésben a számítógéppel támogatott mérnöki munka a komplex geometriák multifizikai viselkedésének szimulálásáig, lehetővé téve a vállalatok számára, hogy gyakorlatilag teljesen megértsék és optimalizálják terméktervezésüket, mielőtt valaha is építenének prototípust.

Iparágak, ahol a számítógéppel támogatott mérnöki munkát széles körben használják, a következők:

• Repülőközlekedés
• Autóipari
• Fogyasztási termékek
• Tengerészet (hajótervezés, meghajtó rendszerek, motortervezés)
• Elektronika
• Energia (nukleáris, olaj- és gáz, villamosenergia-termelés)
• Építőipari szolgáltatások
• Élettudományok
• Turbomép
• Sport
• Egyéb általános alkalmazások, amelyek szerkezeteket, rezgéseket, elektromágnesességet, hang-, hő- és folyadékáramlást foglalnak magukban

A CAD a számítógépes programok használata fizikai objektumok két- vagy háromdimenziós (2D vagy 3D) grafikus ábrázolásainak létrehozására, módosítására, elemzésére és dokumentálására a kézi tervezetek és a termékprototípusok alternatívájaként. A CAD csak egy alkatrész vagy termék geometriájára összpontosít.

A számítógéppel támogatott mérnöki munka valóban a fejlesztési folyamat következő lépése, és lehetővé teszi a mérnökök számára, hogy szimulálják a CAD-ben meghatározott alkatrészt vagy terméket, hogy megértsék, hogy a tervezés a várt módon teljesít-e a követelményeknek. A CAD-adatok táplálják a CAE folyamatot, ahol a CAE eszközöket használó mérnökök a CAD-ben meghatározott geometria alapján szimulációs modellt hoznak létre. A szimuláció eredményei ezután értesítik a mérnököket, hogy a tervezés megfelel-e a követelményeknek vagy nem sikerül, és ötletekkel állnak elő a tervezés megváltoztatására a teljesítmény javítása érdekében.

A CAD és a CAE egy iteratív folyamat, amely lehetővé teszi a mérnöki csapatok számára, hogy kevesebb idő alatt gyorsabban fejlesztsenek innovatív új termékeket, mint a valódi prototípusok létrehozására támaszkodó fizikai tesztelési módszerek.