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コンピューター支援エンジニアリング(CAE)

コンピューター支援エンジニアリング(CAE)とは、コンピューターソフトウェアを使用して性能のシミュレーションを行うことで、さまざまな産業分野の製品設計を改良したり、エンジニアリング問題の解決を支援したりすることです。これには、製品、プロセス、製造ツールのシミュレーション、検証、最適化が含まれます。

一般的なCAEプロセスのステップとしては、プリ処理、解析、ポスト処理があります。プリ処理段階では、エンジニアはジオメトリ(またはシステム表現)および設計の物理的特性と、荷重や制約といった形での環境をモデル化します。次に、基礎となる物理法則の適切な数学的定式化を通じて、モデルを解析します。ポスト処理段階では、結果がエンジニアに提示され、評価が可能になります。

CAEのアプリケーション

CAEアプリケーションは、広範囲のエンジニアリング分野や現象をサポートします。
  • 有限要素解析(FEA)を使用したコンポーネントやアセンブリの応力解析およびダイナミクス解析

  • 計算流体力学(CFD)による熱解析および流体解析

  • メカニズムのキネマティクス解析および動的解析(マルチボディダイナミクス)

  • FEAまたは境界要素法(BEM)による音響解析

  • 1D CAE (メカトロニクス・システム・シミュレーション)によるマルチドメイン・メカトロニクス・システム設計

  • メカニカル・イベント・シミュレーション(MES)

  • 制御システム解析

  • 鋳造、成形、金型プレス成形などの製造プロセスのシミュレーション

  • 製品やプロセスの最適化

CAEの利点

CAEの利点としては、製品開発のコストと時間の削減と、製品の品質と耐久性の向上が挙げられます。
  • 設計判断を行う際に、性能に対する影響を考慮することができます。

  • 実際のプロトタイプ試験を行わずにコンピューターシミュレーションによって設計を評価し改良できるため、費用と時間を節約できます。

  • CAEによって、開発プロセスの早い段階で性能に関する洞察が得られるので、設計変更にかかる費用を削減できます。

  • CAEを使用することで、エンジニアリングチームはリスクを管理し、設計がパフォーマンスに与える影響を理解できます。

  • 統合されたCAEデータおよびプロセス管理により、性能に関する洞察を効果的に得ることができるため、広範囲の設計改善が可能になります。

  • 起こりうる問題を認識して解消することにより、保証にかかるコストを削減できます。製品と製造開発を適切に統合することで、CAEは問題の早期解決を可能にし、製品ライフサイクル全体のコストを大幅に削減できます。