CAE. Ingegnerizzazione assistita da calcolatore

Transcript

1 CAE Ingegnerizzazione assistita da calcolatore L ingegnerizzazione assistita da calcolatore (Computeraided engineering o CAE) si riferisce all uso di software su computer per simulare le prestazioni di un prodotto in diversi settori industriali, al fine di migliorarne il progetto o individuare la soluzione a eventuali problemi. Questa attività comprende la simulazione, la convalida e l ottimizzazione di prodotti, processi e strumenti di produzione.

2 Un tipico processo CAE si articola nella seguenti fasi: pre-processing soluzione post-processing

3 (pre-processing) Nella fase di pre-processing, gli ingegneri modellano la geometria e le proprietà fisiche del progetto, oltre alle condizioni ambientali sotto forma di carichi applicati e vincoli. (risoluzione) Il modello viene poi risolto utilizzando una formulazione matematica adeguata della fisica sottostante. (post-processing) Infine, nella fase di post-processing, i risultati vengono visualizzati per la revisione da parte dell ingegnere.

4 Gli applicativi CAE supportano un ampia gamma di attività e fenomeni, fra cui: analisi delle sollecitazioni e analisi dinamica su componenti e assiemi mediante analisi a elementi finiti (FEA) analisi fluido-termica mediante fluidodinamica computazionale (CFD) analisi cinematica e dinamica dei meccanismi (dinamica multicorpo) simulazione di eventi meccanici analisi dei sistemi di controllo simulazione di processi manifatturieri come colate, stampaggio di materie plastiche e deformazione ottimizzazione del prodotto o del processo

5 Risoluzione di problemi complessi Alcuni problemi di ingegneria richiedono la simulazione di numerosi fenomeni per poter riprodurre la fisica sottostante. Gli applicativi CAE in grado di gestire questi problemi vengono spesso definiti soluzioni multifisiche.

6 Vantaggi del CAE Il CAE offre vantaggi quali la riduzione dei costi e dei tempi di sviluppo dei prodotti, abbinata a un miglioramento della qualità e della resistenza alla fatica (durability) dei prodotti stessi. Le scelte di progetto possono essere compiute in base all impatto di ogni decisione sulle prestazioni. I progetti possono essere valutati e perfezionati mediante simulazioni a computer piuttosto che collaudi su prototipi fisici, risparmiando tempo e denaro. Il CAE consente di valutare le prestazioni in maniera approfondita già nelle fasi iniziali del processo di sviluppo, quando eventuali modifiche risultano meno costose.

7 Il CAE aiuta i team di ingegneri a gestire il rischio e a comprendere le implicazioni dei loro progetti in termini di prestazioni. La gestione integrata dei dati e dei processi CAE permette a un pubblico più ampio di sfruttare efficacemente le informazioni disponibili sulle prestazioni del prodotto e di contribuire al suo miglioramento. Il rischio di contestazioni in garanzia viene ridotto individuando ed eliminando potenziali problemi. Se adeguatamente integrato nello sviluppo del prodotto e dei processi produttivi, il CAE consente la risoluzione precoce dei problemi, riducendo drasticamente i costi legati al ciclo di vita del prodotto.

8 Alcuni esempi di software CAE Riportiamo di seguito alcuni esempi di pacchetti software CAE: NX è una suite di applicativi CAD/CAM/CAE integrati e pienamente associativi. Gli applicativi di simulazione di NX comprendono simulazione cinetodinamica, analisi dello stress lineare e non-lineare, simulazione delle prestazioni a livello di sistema, simulazione della risposta dinamica, analisi delle vibrazioni, analisi termica e fluidodinamica, analisi della vita a fatica (durability), analisi di ingegneria multifisica e relazione fra analisi e prove fisiche.

9 NX Nastran è un solutore a elementi finiti che analizza stress, vibrazioni, cedimento strutturale/resistenza alla fatica, trasferimento di calore, rumorosità/acustica e flutter (sventolio)/aeroelasticità. Femap è un pre- e post-processor nativo per Windows indipendente dal CAD per analisi a elementi finiti avanzata, che offre a ingegneri e analisti una soluzione di modellazione FEA in grado di gestire le attività più complesse in modo semplice, preciso ed economico. Solid Edge Simulation è uno strumento FEA integrato con il quale gli ingegneri progettisti possono validare progetti di parti e assiemi a livello digitale all interno dell ambiente di Solid Edge. Basato sulla collaudata tecnologia di modellazione a elementi finiti di Femap, Solid Edge Simulation riduce

10 drasticamente il ricorso a prototipi fisici e, di conseguenza, i costi per materiali e prove e i tempi di progettazione. I componenti software descritti di seguito sono utilizzati da diversi sviluppatori di software CAD come piattaforme per i loro applicativi: Parasolid è un motore di modellazione geometrica in 3D grazie al quale gli utenti di prodotti basati su Parasolid possono modellare parti e assiemi complessi. Parasolid viene utilizzato come motore geometrico in centinaia di applicativi CAD, CAM e CAE. D-Cubed Components sono sei librerie software disponibili in licenza per gli sviluppatori di software che vogliono integrarle nei propri prodotti. Le funzionalità comprendono schizzi

11 parametrici, progettazione di parti e assiemi, simulazione cinematica, rilevamento di interferenze e contatti, misura di giochi e tolleranze, e visualizzazione di linee nascoste.