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O que são softwares CAE?

1. Introdução


Engenharia Auxiliada por Computador, do inglês Computer Aided Engineering (CAE) consiste no emprego de computação para solução de problemas de engenharia, auxiliando no desenvolvimento de projetos de diferentes setores.


Para garantir a confiabilidade da simulação computacional desempenhada via CAE, é necessário uma etapa de validação, seja através de experimentos de bancada, comparação com dados de referência ou ainda com outras simulações tomadas como padrão. Assim será possível ter confiabilidade no procedimento de otimização de produtos, projetos e processos.


Um processo de CAE típico abrange etapas de pré-processamento, solução e pós-processamento.



1.1 Pré-processamento


A etapa inicial é responsável pela modelagem computadorizada do objeto físico de interesse. Esta etapa é usualmente executada com o auxílio de uma ferramenta de CAD (Desenho Assistido por Computador, do inglês Computer Aided Design). Realizada a devida representação, são implementadas simplificações do modelo. Em seguida são determinadas as propriedades físicas do projeto, assim como definidas as condições de fronteira e cargas.


1.2 Solução


A etapa seguinte consiste na Solução. Neste momento são utilizados os aparatos matemáticos, físicos e numéricos que melhor se adequam na problemática de estudo.


1.3 Pós-processamento


Por fim, com a etapa de pós-processamento o usuário é capaz de realizar a correta tomada de decisões para seu projeto com base nos resultados obtidos.


2. Vantagens e Desvantagens


A vantagem do emprego de ferramentas CAE consiste na economia de tempo e financeira para se lançar um produto final, eliminando a necessidade de se construir demasiados modelos físicos intermediários e sendo capaz de abordar diversas modificações da problemática estudada com relativa facilidade, o que reduz os custos de um projeto e minimiza o tempo de lançamento do produto final.


Vantagens da utilização de ferramentas CAE:


  1. Redução de custo e tempo de análise de projetos;

  2. Aperfeiçoamentos podem ser desempenhados mais rapidamente de forma segura;

  3. O uso de modelos virtuais reduzem a necessidade da construção de protótipos físicos, reduzindo o tempo de projeto do produto;

  4. Permite um aumento da competitividade;

  5. Integração com outras ferramentas, como CAD (Computer Aided Design) para geração de geometrias;

  6. Custo de aquisição mínimo quando implementados o uso de ferramentas open-sources.


Desvantagens da utilização de tais ferramentas:


  1. O usuário precisa estar minimamente qualificado para operar e interpretar corretamente os resultados, inclusive possíveis erros;

  2. A utilização de protótipos ainda é requisitada em certas físicas;

  3. Ferramentas comerciais possuem alto custo;


3. Quem usa simulação e softwares CAE?


O software de simulação e CAE é usado em uma variedade de indústrias no mundo da manufatura e da engenharia. Suas principais funções incluem simulação, validação e otimização de produtos, que podem ser amplamente aplicadas a qualquer empresa que tente testar e melhorar um produto manufaturado.


Diversos setores da indústria se beneficiam da capacidade das ferramentas CAE nas diversas etapas de seu produto, incluindo simulação, validação e otimização dos mesmos. Dentre os setores destacam-se:


  • Automotivo: Historicamente, os fabricantes de automóveis gastaram muito tempo produzindo modelos físicos de veículos e, em seguida, testando-os quanto à segurança, colidindo-os contra barreiras físicas. Com os avanços dos softwares de simulação, o projeto e os testes de segurança puderam ser desempenhados de forma computadorizada. Na simulação virtual, um carro pode ser testado para melhorar a segurança, o conforto e a durabilidade do veículo, eliminando a necessidade de produzir incontáveis ​​protótipos físicos.


  • Fabricantes: A adoção de ferramentas CAE pode produzir simulações de linhas de montagem de manufatura. Isso ajuda os fabricantes a identificar quaisquer ineficiências ou problemas antes de iniciar a construção de conjuntos de produção caros.


  • Óleo e Gás: Rotineiramente a indústria de óleo e gás lida com desafios envolvendo equipamentos de grande escala além de operações complexas em regiões de difícil acesso. A investigação destes através de ferramentas CAE permitem uma gigantesca economia de tempo, o que permite que em casos de interrupção a produção possa ser retomada com eficiência mais rapidamente.


  • Indústria Eletrônica: Algumas ferramentas de simulação oferecem design eletrônico baseado em física que fornece previsões de vida rápidas e precisas para hardware eletrônico nos níveis de componente, placa e sistema no design de estágio inicial. Isso pode ser extremamente benéfico para o desenvolvimento de produtos.


  • Educação: Softwares de simulação também são usados por educadores para ensinar alunos de engenharia. Para simulação de aprendizagem ou ensino, vários fornecedores oferecem até edições acadêmicas ou de estudante de seus pacotes de software, geralmente a um custo reduzido.


Além dos setores listados, seu uso pode ser amplamente aplicado a qualquer empresa que deseja testar e melhorar um produto manufaturado. A implementação de tais ferramentas permitem a avaliação de casos de naturezas estáticas, dinâmicas, térmicas, magnéticas, de fluidos, acústicas, de impacto, dentre outras. Além disso, é comum realizar-se também a otimização de processos que envolvem mais de uma física em suas análises.


A WIKKI Brasil é uma empresa que carrega em seu dia a dia o DNA open source e opera com a implementação de soluções customizadas através do uso de softwares CAE abordando problemas de físicas diversas.


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4. Referências:

  1. https://www.g2.com/categories/simulation-cae

  2. https://www.plm.automation.siemens.com/global/pt/our-story/glossary/computer-aided-engineering-cae/13112

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