A simulação computacional, ou Engenharia Assistida por Computador (CAE), tem se destacado como uma ferramenta indispensável na indústria moderna, sendo cada vez mais adotada em setores como a construção naval, automotiva e aeronáutica. Seu uso permite análises detalhadas de projetos complexos, eliminando a necessidade de protótipos físicos em várias etapas de desenvolvimento, otimizando custos e tempo. Considerando isso, hoje vamos explorar o que é a CAE, suas etapas, aplicações, e os benefícios trazidos para a indústria. Confira!

O que é simulação computacional (CAE)?

CAE, sigla para Computer-Aided Engineering, é uma tecnologia que utiliza softwares avançados para realizar simulações e análises em projetos de engenharia. Ao integrar-se com o Computer-Aided Design (CAD) e o Computer-Aided Manufacturing (CAM), a CAE forma um conjunto essencial para o desenvolvimento de produtos mais seguros, eficientes e inovadores. Por meio dessas ferramentas, é possível prever o comportamento de um produto em condições reais de operação antes mesmo de sua construção física.

A simulação CAE pode ser aplicada em diferentes áreas, como análises estruturais, de fluidos, térmicas e eletromagnéticas. Essa tecnologia multifísica permite que engenheiros realizem testes detalhados, identificando falhas e otimizando o desempenho dos produtos sem a necessidade de construir múltiplos protótipos físicos.

Etapas da simulação CAE

O processo de simulação CAE é dividido em três fases principais:

Pré-processamento: Essa é a fase de modelagem, onde o produto ou componente é representado virtualmente. Nessa etapa, os engenheiros definem as propriedades físicas do material, condições de contorno e cargas que o modelo enfrentará. Ferramentas como o CAD são usadas para criar as geometrias tridimensionais, que servirão como base para a análise.

Solução: Nesta fase, são aplicados métodos matemáticos e numéricos, como o Método de Elementos Finitos (FEA) ou a Dinâmica de Fluidos Computacional (CFD), para resolver as equações que descrevem o comportamento do modelo sob condições específicas. A solução envolve cálculos avançados que simulam a resposta do produto a diferentes estresses e condições.

Pós-processamento: Após a solução, os resultados são analisados e visualizados por meio de gráficos, animações e outras ferramentas que permitem interpretar o comportamento do produto. Essa análise orienta os engenheiros em decisões críticas de design, ajudando a identificar possíveis melhorias e ajustes necessários antes da produção final.

Principais tecnologias de simulação 

Dentro do contexto da CAE, algumas tecnologias e métodos se destacam, sendo amplamente utilizados para simular diferentes fenômenos físicos:

• Método de Elementos Finitos (FEA): Este método é utilizado para analisar componentes mecânicos sujeitos a diferentes cargas, como força, pressão e deslocamento. Ele permite a divisão do modelo em pequenos elementos finitos que são avaliados separadamente, resultando em uma solução detalhada. Setores como o automotivo, aeronáutico e de construção utilizam o FEA para verificar a integridade estrutural de seus produtos.
• Dinâmica de Fluidos Computacional (CFD): Essa tecnologia é essencial para a simulação de comportamentos de fluidos e transferência de calor. Utilizada em projetos de engenharia que envolvem aerodinâmica, combustão e reações químicas, o CFD possibilita a simulação de fluidos em movimento em diferentes cenários, otimizando o desempenho de produtos como carros, aviões e equipamentos de refrigeração.
• Simulação de Elementos Discretos (DEM): Essa abordagem é aplicada para simular o comportamento de materiais granulares, como grãos, minérios e fármacos. A DEM é útil em setores como o agrícola e o farmacêutico, onde é necessário entender o comportamento de partículas durante o transporte e processamento.

Vantagens

A adoção da simulação CAE traz uma série de vantagens para as empresas. Confira!

Redução de custos e tempo: A eliminação da necessidade de construção de múltiplos protótipos físicos diminui significativamente os custos e o tempo de desenvolvimento. Testes e ajustes podem ser feitos de maneira virtual, permitindo mudanças rápidas no projeto antes de sua fabricação.

Otimização do projeto: A simulação permite que engenheiros realizem análises detalhadas de desempenho e resistência, identificando e corrigindo falhas logo no início do desenvolvimento. Isso resulta em produtos mais eficientes, seguros e confiáveis, minimizando retrabalhos e custos com correções pós-produção.

Aumento da produtividade: A possibilidade de realizar testes simultâneos e em grande escala agiliza o ciclo de desenvolvimento. Dessa forma, as empresas podem responder rapidamente às demandas do mercado, lançando produtos inovadores em menos tempo.

Análise de riscos: Ao prever falhas potenciais e identificar pontos críticos de projeto, a simulação CAE auxilia na mitigação de riscos, aumentando a segurança e confiabilidade dos produtos.

Sustentabilidade: A simulação também contribui para a sustentabilidade ao reduzir a necessidade de matérias-primas para a fabricação de protótipos, além de minimizar desperdícios e otimizar o consumo de energia nos processos produtivos.

Setores beneficiados

A simulação CAE tem aplicações em diversos setores da indústria, sendo utilizada em projetos de pequeno a grande porte. Entre os principais beneficiados, podemos destacar:

• Indústria Automotiva: Utiliza a simulação para testar a resistência e eficiência de componentes, desde o motor até a aerodinâmica do veículo. Isso permite que as montadoras reduzam o tempo de desenvolvimento e os custos de produção.
• Aeronáutica: A simulação de componentes estruturais e sistemas críticos em aeronaves garante a segurança e eficiência, ajudando a indústria a desenvolver aviões mais leves e resistentes.
• Construção Naval: Na indústria naval, a simulação é usada para prever o comportamento de embarcações em diferentes condições, garantindo maior segurança e eficiência nos projetos de navios e plataformas.

A simulação computacional, por meio da Engenharia Assistida por Computador (CAE), tem se consolidado como uma ferramenta imprescindível para a indústria moderna. Suas vantagens vão além da economia de tempo e recursos, permitindo que as empresas criem produtos mais inovadores, seguros e sustentáveis. Setores como o automotivo, aeronáutico e naval já colhem os benefícios dessa tecnologia, que continua a evoluir e transformar o cenário industrial. Ao adotar a CAE, as empresas se colocam em uma posição estratégica no mercado, prontas para enfrentar os desafios da inovação e da competitividade.

Considerando isso, uma das ferramentas utilizadas pelo Instituto Senai de Tecnologia em Metalmecânica é o software SIMULIA, uma poderosa ferramenta de simulação desenvolvida pela Dassault Systèmes, que é voltada para a análise e otimização de produtos e processos em diversos setores industriais. Ele permite a modelagem de fenômenos físicos complexos por meio de análises mecânicas, térmicas, fluidodinâmicas e eletromagnéticas, oferecendo uma visão detalhada do comportamento de produtos antes da fabricação. 

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