CAE สามารถปรับปรุงการทดสอบทางกายภายได้อย่างไร?

CAE คืออะไร

CAE ย่อมาจาก computer-aided engineering ซ่งเป็นเครื่องมือสำหรับแก้ไขปัญหาทางด้านวิศวกรรมโดยการจำลองบนซอฟต์แวร์ เพื่อที่จพตอบคำถามสิ่งเหล่านี้

มันจะพังไหม?
มันจะใช้งานได้นานเท่าไหร่?
ร้อนเกินไปหรือไม่?
เสียงดังรับกวนเกินไปไหม?
ใช้มอเตอร์ขนาดที่ถูกต้องแล้วหรือไม่?
เราสามารถควบคุมได้หรือเปล่า?
มันถูกปริ้นในรูปร่างลักษณะที่ถูกต้องแล้วใช่หรือไม่?

การทดสอบการชน

Reference photo: Crash Test (Sep 12, 2019)
Website: https://www.earnhardtlexus.com/blogs/4363/what-do-they-do-with-crash-test-cars 

ในอดีต กระบวนการสร้างโปรโตไทป์ใหม่ๆ พวกเขาใช้เวลากันมากถึง 80% ของกระบวนการทั้งหมด หากหารวิเคราะห์ไม่เป็นไปตามจุดประสงค์ ผู้พัฒนาจะต้องวนกลับไปออกแบบใหม่เป็นลูปซ้ำๆ ซึ่งนั่นใช้เวลานานและใช้ค่าใช้จ่ายที่สูงมาก ทุกวันนี้ CAE สามารถจบลูปการทำซ้ำนั้นได้ด้วยการจำลองบนคอมพิวเตอร์เพียง 3  ขั้นตอนเท่านั้น คือ Pre-processing, Solve and Post-Processing.

Reference photo: https://siemens.highspot.com/items/5ba46e6cb9198850c9635e5d?lfrm=srp.8#37 

Pre-Processing เริ่มจากการนำ CAD ที่มีรูปร่างซับซ้อนมาแบ่งเป็นรูปร่างอย่างง่ายขนาดเล็ก เราเรียกสิ่งนี้ว่า “Meshing” รูปร่างขนาดเล็กถูกเรียกว่า Element ในทุกๆ Element ประกอบไปด้วย Nodes ทุกๆ Nodes จะประกอบไปด้วยสมการทางฟิสิกส์ นั่นคือเหตุผลว่าทำไม CAE ถึงสามารถให้คำตอบจากที่กล่าวมาด้านบนได้ สำหรับการกำหนดสภาพแวดล้อมให้เหมือนความเป็นจริงก่อนทำการจำลอง ผู้ใช้งานต้องกำหนดคุณสมบัติและวัสดุของชิ้นงาน กำหนดแรงและขอบเขตเงื่อนไขต่างๆ

Solving processing เสมือนการเลือกสมการคำนวณให้ตรงกับการวิเคราะห์ ผู้ใช้งานต้องรู้ขอบเขตของการวิเคราะห์ว่าต้องการวิเคราะห์ในเรื่องใด ยกตัวอย่างเช่น การวิเคราะห์ความแข็งแรงของโครงสร้าง วิเคราะห์การสั่นและความถี่ธรรมชาติ วิเคราะห์การเคลื่อนที่ วิเคราะห์การไหล วิเคราะห์การถ่ายเทความร้อน เป็นต้น

Reference photo: https://siemens.highspot.com/items/5ba46e6cb9198850c9635e5d?lfrm=srp.8#37

Post-Processing : CAE แสดงผลโดยการแสดงแถบสีที่แตกต่าง ซึ่งทำให้ผู้ใช้งานสามารถมองภาพออกได้อย่างง่าย ในอดีต วิศวกรต้องหาบริเวณที่เกิดความเสียหายมากที่สุดด้วยการใช้เครื่องมือวัด แต่ในปัจจุบันเราสามารถดูผลลัพธ์นั้นผ่านคอมพิวเตอร์ได้แล้ว

ข้อดีของ CAE

การจำลองสามารถลดจำนวนการสร้างและทดสอบโปรโตไทป์ได้ ซึ่งจะส่งผลให้ค่าใช้จ่ายและเวลาที่ใช้ในการพัฒนาลดลงตามไปด้วย นี่คือเหตุผลที่ CAE สามารถปรับปรุงการทดสอบทางกายภาพ ในอดีตได้และแน่นอนว่าสิ่งที่ตามมาก็คือคุณภาพของงานคุณนั่นเอง!!!