CAEtyökaluihin

CAE-työkalut (computer-aided engineering) ovat ohjelmistoja, jotka mahdollistavat suunnittelun ja tuotteen toimivuuden arvioinnin virtuaalisesti. Ne kattavat erilaisia simulaatioita kuten rakenne- ja vahvuusanalyysiä, lämpö- ja virtaustekniikkaa sekä monifysikaalisia malleja. CAE-työkalut voivat toimia sekä itsenäisesti että integroituna CAD- ja PLM-ympäristöjen kanssa, ja ne auttavat ymmärtämään suunnittelun vaikutuksia ennen prototyyppien valmistamista.

Tavanomaisia osa-alueita ovat FEA (finite element analysis), CFD (computational fluid dynamics) sekä monifysiikan ja dynaamisten simulointien ratkaisut. Käytännössä työprosessi alkaa geometrian tuonnista CAD-jataksi, materiaalitietojen syöttämisestä sekä rajaoletusten ja kuormien määrittelystä. Tämän jälkeen suoritetaan verkotus (meshing), ratkaisut ja tulosten post-processing, jonka avulla voidaan tarkastella stressiä, jäykkyyksiä, virtausnopeuksia, lämpösäilyä ja muita ilmiöitä. Usein myös toteutetaan konvergenssitestausta ja herkkyysanalyysiä sekä optimoidaan suunnittelua.

Käyttökohteita ovat erityisesti autoteollisuus, ilmailu, rakennus- ja energiateollisuus sekä elektronikka. CAE-työkalujen hyödyt sisältävät lyhyemmät kehityssyklit, kustannusten vähentymisen prototyyppien määrää ja paremman riskien hallinnan virtuaalisessa ympäristössä. Rajoitteita ovat mallin tarkkuus, laskentateho ja vaadittu osaamistaso sekä epävarmuuksien hallinta ja validointi.

Kentän yleisiä käytäntöjä ovat V&V (verification and validation), mesh-konvergenssit sekä kirjautaminen ja dokumentointi. Saatavilla on sekä kaupallisia että avoimen lähdekoodin ratkaisuja, ja alan standardit sekä tiedonsiirto CAD/STEP/IGES-tyyppisten formaattien kautta tukevat yhteentoimivuutta. Open source -vaihtoehdoista mainittavia ovat esimerkiksi OpenFOAM, CalculiX ja Code_Aster.