计算机辅助工程(CAE):为什么中国制造现在离不开它?

很多中小制造企业老板,提起计算机辅助工程(CAE)第一反应就是:这不就是设计院或者大厂才玩的高端玩意吗?我们小厂子,用不上。 错了。差太远了。

别拿模拟不当钱,CAE帮你省掉几百万开模费

传统产品开发的流程是什么?设计师画好图,直接开模打样,测试出问题,回来改图再开模。一个新项目下来,改个三五次模是常事。

你算算成本:普通的汽车零部件开一次模十几万,大型结构件开一次模几十万,改三次就是上百万。很多小厂子,一款新品把全年利润亏进去的例子,我见得太多了。

去年东莞一个做新能源汽车结构件的老板找我聊天,说前两年上电池包壳体项目,没做模拟直接开模,三次改模花了快220万,差不多赚的钱全砸进去了。今年上新项目,咬咬牙先做了计算机辅助工程(CAE)模拟,提前找出了碰撞应力集中的问题,改了设计再开模,一次就合格。

新能源汽车电池包CAE应力模拟云图
新能源汽车电池包CAE应力模拟云图

这不就把钱赚下来了?很多人算来算去,就是没算试错的隐形成本。

常见问题解答

问:我们就是几十人的小厂,一年才开发三五款新产品,上CAE是不是成本太高划不来? 答:说实话,现在真不是十年前了。以前一套商用CAE软件几十万永久授权,还得养月薪过万的专门分析师,小厂确实玩不起。现在国内有不少云原生的CAE服务,按项目收费,一个几千到几万不等,就算一年做五个项目,也就十几万,还不够你开一次大型模具的钱,怎么会划不来?对吧。

不过话说回来,找分析师也要擦亮眼睛,别找那种啥活都接的水货,建模瞎画边界条件乱设,出来结果不对,反而怪CAE不准。

现在的计算机辅助工程(CAE),早就不止算结构强度了

很多人对CAE的印象,还停留在算算钢板断不断,够不够结实。放到今天,这个认知早就过时了。

现在的计算机辅助工程(CAE),能做多物理场耦合,能做多工况优化,你能想到的工业场景,几乎都能模拟。

  • 做动力电池,要算热失控会不会扩散,热管理能不能达标,CAE能模
  • 做风电叶片,要算不同风速下的气动弹性变形,疲劳寿命能有多少年,CAE能算
  • 做芯片封装,要算高低温循环下的应力开裂,翘曲变形会不会影响装配,CAE能出结果

这些场景,别说开模试错成本高,你就算有钱做试验,很多参数你根本测不出来。我前年接触过一家做半导体制冷片的工厂,给5G基站做高功率散热产品,做了12个样品都达不到要求,温度降不下来,找不到问题在哪。后来找分析师用计算机辅助工程(CAE)做流固热三场耦合模拟,三天就找出了内部流道设计的死水区,改了两个导流筋,样品一次就过了测试。

芯片封装多物理场CAE耦合模拟结果图
芯片封装多物理场CAE耦合模拟结果图

再来一个大家问得最多的问题

问:CAE模拟的结果到底准不准?会不会跟实际试验差很多,白花钱? 答:误差肯定存在,世界上没有100%准确的模拟。但只要你给的材料参数对,边界条件符合实际使用场景,90%以上的工业工况,误差能控制在5%以内,完全够指导设计了。退一万步说,就算误差有10%,也比你闭着眼睛开模试错强一万倍。好多人说CAE不准,本质上要么是分析师水平不行,要么是自己给错了参数,别让软件背锅。

国产CAE崛起,对中国制造来说是真利好

国产CAE崛起,对中国制造来说是真利好
国产CAE崛起,对中国制造来说是真利好

放在十年前,高端CAE市场几乎被三家海外巨头垄断,价格贵不说,还动不动就卡脖子。去年我知道的好几家做军工航空配套的企业,就碰到过海外厂商暂停授权的事,整个项目差点停摆,吓出一身冷汗。

这两年不一样了,国内一堆做工业软件的公司扎进计算机辅助工程(CAE)领域,从求解器到前后处理,全栈自研的产品越来越成熟,很多细分领域的体验甚至比海外产品更好——毕竟更懂国内制造企业的需求,价格还只有海外授权的几分之一。

我上个月去苏州一家航空零部件加工厂参观,他们现在已经把七成的常规分析项目换到了国产CAE上,算下来整体成本降了快七成,还再也不用担心授权卡脖子的问题。💡

谁说中国人做不出高端工业软件?只不过之前没人愿意沉下心啃这块硬骨头而已。现在有市场需求,有政策支持,大把的高端人才往这个领域走,再过三五年,国产CAE抢走海外厂商一半的国内市场,我一点都不奇怪。❗

经验很重要,但经验干不过算力,更干不走提前模拟降本的趋势。你还在抱着老流程试错开模,对手早就用计算机辅助工程(CAE)把成本打下来了,市场不等人啊。

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