Symulacja lub komputerowe wspomaganie obliczeń inżynierskich (CAE) wykorzystujące metodę elementów skończonych (MES) jest narzędziem wirtualnej kontroli produktu lub konstrukcji. Projekt jest modelowany, często rozpoczynając od danych CAD, za pomocą zestawu oprogramowania do symulacji takiego jak Femap. Stworzony model symulacyjny jest następnie wirtualnie testowany przy użyciu solvera takiego jak Nastran, aby potwierdzić, że w zdefiniowanych warunkach konstrukcja będzie funkcjonowała zgodnie z oczekiwaniami. Wyniki symulacji dają wgląd w zachowanie produktu i pomagają inżynierom wprowadzać zmiany i ulepszenia.

Dlaczego stosujemy symulacje?

Symulacje zwykle były domeną wyłącznie dużych firm z branży lotniczej i motoryzacyjnej. Jednak obecnie, gdy dostępne są wydajne i niedrogie komputery oraz przystępne, łatwe w użyciu oprogramowanie, symulacje są coraz częściej wykorzystywane także przez małe i średnie przedsiębiorstwa, działające w wielu różnych dziedzinach przemysłu.

Korzystanie z symulacji w procesie projektowania może przynieść wiele korzyści, które prowadzą do oszczędności czasu i pieniędzy, utrzymania reputacji firmy lub produktu, nie wspominając, że pomagają szybciej stosować innowacje i wcześniej wprowadzać produkt na rynek. Poniżej przedstawiono tylko niektóre powody użycia symulacji.

Wraz z rosnącymi wymaganiami dotyczącymi tworzenia projektów w krótszym czasie, główny nacisk biznesowy kładzie się na redukcję czasu od pomysłu do wypuszczenia produktu na rynek, co prowadzi do częstszego stosowania symulacji w procesie projektowania. Wytwarzanie prototypów i ich testowanie może zabierać znaczną ilość czasu. Ponieważ symulacje pozwalają na wirtualne testowanie konstrukcji, zmniejsza się liczba niezbędnych testów fizycznych i prototypów, co oszczędza czas i umożliwia szybsze wprowadzanie produktów na rynek.

"Z pomocą Femap możemy bardzo szybko budować geometrię. Tworzymy model konstrukcji w Femap, uruchamiamy analizę modalną w NX Nastran, a następnie, jeśli model nie działa poprawnie, możemy szybko poprawić projekt i spróbować jeszcze raz."

-- Mike Pagnotta - Prezes - Pagnotta Engineering

Proces wytwarzania związany jest z kosztami ale bardzo kosztowne może być także testowanie produktu. Poza oszczędnością czasu, redukcja ogólnych kosztów prowadzenia testów poprzez wykorzystanie symulacji oznacza także możliwość znaczącej redukcji wydatków na wytwarzanie i testowanie prototypów, co może prowadzić do znacznych oszczędności.

“Używając Femap byliśmy zdolni uzyskiwać informacje, których otrzymanie z fizycznych testów zajmowałoby cztery razy więcej czasu.”

-- Brenton Ellis - Konstruktor - Quest Aircraft Company

Zapotrzebowanie klientów na nowe produkty o wyższej jakości oraz coraz bardziej złożone wymagania stawiane przez klientów stanowią podstawowe kwestie, przed którymi obecnie stają producenci. Do zaspokojenia zapotrzebowania na bardziej skomplikowane produkty niezbędna staje się możliwość szybkiego wprowadzania innowacji do projektu. Szybsze innowacje – twórcze projektowanie produktu oraz proces jego ulepszania dzięki wprowadzaniu nowych idei – mogą stać się rzeczywistością z pomocą symulacji tworzonych podczas wirtualnych eksperymentów. Symulacje mogą ulokować Twoją firmę przed konkurencją, wspomagając ulepszanie aktualnych produktów, tworzenie nowych produktów o wysokiej jakości oraz znacznie lepsze obsługiwanie klientów.

"Femap i NX Nastran pozwalają nam rozwijać naszą kreatywność bez obawy, że nowe pomysły skierują firmę w złą stronę. W obszarze innowacyjności takim, jaki jest obecny u nas, MES jest narzędziem o krytycznym znaczeniu.”

-- Paul Voerman – Prezes i założyciel – Challenge B.V.

W obecnych czasach podstawową troską firm są rosnące ceny materiałów. Wykorzystanie symulacji może zminimalizować ilość materiału użytego w projekcie, optymalizując produkt, aby miał wymaganą wytrzymałość przy jednoczesnej eliminacji zbędnej nadmiarowości. Poza tym możliwa jest także analiza wykorzystania innych, tańszych materiałów, przynosząc dalsze, potencjalne oszczędności.

“Optymalizacja zużycia materiału jest sposobem, w jaki osiągnęliśmy niskie koszty i wysoką wydajność. Mimo, że możliwe jest wykonanie tego za pomocą manualnych obliczeń, Femap z NX Nastran przyspiesza proces optymalizacji projektu tak, że możemy robić to rutynowo, co daje przewagę nad konkurencją.”

-- Gianluca Camparini – Główny Konstruktor – MDT Mc Drill Technology

Wycofywanie produktu z rynku oraz jego defekty ujawniające się podczas eksploatacji są nie tylko bardzo kosztowne, mogą także powodować niepomierne szkody dla reputacji firmy, jak i samego produktu. Prowadzenie symulacje produktu w wirtualnym świecie, gdzie wszelkie błędy mogą być wykryte i skorygowane w odpowiedni sposób jeszcze przed rozpoczęciem produkcji, może podnieść jakość produktu, wyeliminować kosztowne, późniejsze zwroty oraz poprawić reputację firmy i produktu.

“Jest takie powiedzenie “zmierz dwa razy, tnij raz”. W świecie inżynierii mechanicznej wykonujemy dwukrotnie obliczenia w oprogramowaniu Femap z NX Nastran, więc testujemy nasze rozwiązania tylko raz. Procentuje to szybszym wprowadzaniem produktu na rynek, niższymi kosztami i bezpieczniejszymi produktami na drogach. Na współczesnym, globalnym rynku prawdopodobne jest napotkanie naszych komponentów jezdnych zarówno w australijskim buszu, jak i na podjeździe sklepu spożywczego w najbliższym sąsiedztwie. Musimy projektować nasze produkty z dużą starannością i w tej kwestii znaczącą rolę odgrywa Femap z NX Nastran.”

-- Joe Brotherton – Dyrektor Działu Rozwoju – KIC Holdings

Femap z NX Nastran

• Graficzne środowisko modelowania Femap łączące się z Twoim systemem CAD, weź model geometryczny CAD, przekształć go na model analityczny i zdefiniuj obciążenia.
• NX Nastran do uzyskania rozwiązania i obliczenia odkształceń, sił i naprężeń.
• Następnie wróć do Femap, aby dokończyć proces analizy poprzez graficzną prezentację wyników obliczeń wykonanych w NX Nastran.