Apa itu Computer Aided Engineering (CAE)?

Tools yang wajib dimiliki oleh perusahaan engineering agar bisa tetap kompetitif, atau menjadi yang terdepan dengan pilihan tools CAE yang tepat

Computer Aided Engineering atau disingkat CAE merupakan kategori yang cukup luas dari berbagai macam tools yang memanfaatkan kemampuan komputasi untuk mempermudah pekerjaan engineering, misalkan untuk menggambar (Computer Aided Desing atau CAD), untuk mengontrol peralatan manufaktur (Computer Aided Manufacturing atau CAM), atau misalkan untuk simulasi aliran fluida (Computational Fluid Dynamics atau CFD) dan analisis struktur (Finite Element Analysis atau FEA).

Tidak terbatas pada software-software itu saja, namun banyak lagi seperti digital twin, analisis forming, virtual test drive, manajemen material, atau bahkan analisis berbasis Artificial Intelegence (AI) dan Machine Learning (ML) yang digunakan pada aplikasi ini.

Aplikasi dari CAE ini juga sangatlah beragam, dari industri otomotif, manufaktur, aerospace, energi, pertahanan, produk sehari-hari, atau bahkan biomedis. Penggunaan software CAE sudah sejak lama digunakan karena membantu proses desain dan analisa yang dulunya dilakukan secara manual berhari-hari dapat dilakukan dalam hitungan jam. Terlebih lagi, penggunaan metode komputer ini dapat menghemat biaya prototyping fisik (digantikan dengan digital prototyping), mendapatkan pengetahuan yang lebih mendalam terhadap produk tersebut, bahkan menghasilkan desain yang lebih optimal.

Computer Aided Design (CAD)

Software CAD adalah software yang digunakan untuk permodelan baik 2D ataupun 3D, sehingga dengan model tersebut kita dapat “melihat produk” sebelum produk tersebut benar-benar dibuat. Mulai dari representasi geometri hingga nantinya detailing tata letak serta gambar 2D yang siap cetak untuk digunakan di lantai produksi sebagai acuan (gambar teknik).

Sebagian besar software CAD hanya berfokus pada proses menggambar dan representasi teknis, ada juga sebagian yang dibekali dengan fitur FEA namum hanya untuk analisis yang sederhana. Namun ada juga software CAD yang memang didedikasikan untuk workflow analisis CAE, sehingga dengan mudah mempersiapkan geometri yang “bersahabat” untuk diproses selanjutnya, misalkan untuk FEA atau CFD. sebagai contohnya MSC Apex Modeler.

Finite Element Analysis (FEA) atau Finite Element Method (FEM)

Pada desain struktur atau elemen mesin, memastikan bahwa struktur tersebut dapat menahan tegangan di bawah tegangan batas material adalah hal yang wajib di lakukan. Analisis dengan beban statis ini dapat dilakukan oleh software-software FEA pada umumnya yang sering kali terdapat satu paket dengan software CAD. Namun, jika anda ingin lebih “serius” lagi dalam menganalisis struktur, anda harus menggunakan software dengan kapabilitas lebih, seperti analisis nonlinearitas material, nonlinearitas kontak, getaran, buckling, dan lain sebagainya. Terdapat berbagai pilihan untuk software ini, salah satunya yang merupakan software FEA pertama di dunia dan telah banyak digunakan di berbagai industri adalah  MSC Nastran yang dikombinasikan dengan user interface yang user friendly dari Patran.

Terdapat juga software CAE dalam satu paket yang lengkap dengan pengoperasian yang sangat mudah yang saat ini baru banyak dilirik adalah MSC Apex. Paket software ini mencakup CAD, FEA hingga generative design untuk menampilkan geometri part yang paling optimal, semua dalam satu workflow.

Namun, jika kasus anda lebih “expert”, terdapat juga software-sofware terdedikasi berdasarkan fenomenanya, misalkan software untuk analisis non-linear secara lebih mendalam anda dapat menggunakan Marc, atau untuk fatigue analisis lebih komprehensif dapat digunakan CAEfatigue.

Computational Fluid Dynamics (CFD)

Seperti halnya FEM yang menyelesaikan permasalahan struktur dengan komputasi, CFD menyelesaikan permasalahan fluida dan perpindahan kalor dengan komputasi. Anda dapat menghitung parameter-parameter seperti kecepatan aliran, tekanan, temperature, atau bahkan tracking jalur partikel.

Penggunaan software CFD ini sangatlah penting untuk “melihat” bagaimana aliran yang terjadi pada produk tersebut, apakah sudah seperti yang diharpkan, dan jika tidak sesuai, dengan visualisasi yang kita miliki, dapat dengan mudah kita membuat keputusan untuk mengubahnya.

Salah satu software CFD yang cukup banyak digunakan pada desain industrial adalah Cradle CFD, karena kecepatan runningnya yang tinggi, serta skenario meshing nya yang cukup robust dan cepat untuk berbagai model geometri yang rumit sekalipun.

Multi-Body Dynamics (MBD)

Jika FEA berfokus pada bagaimana suatu komponen menahan beban dan melihat tegangan serta regangan lokalnya, software MBD lebih fokus kepada bagaimana interaksi antar-komponen berlangsung, misalkan koneksi antar-gear, pergerakan naik-turun body mobil berinteraksi dengan jalan, roda, dan suspensi, dan lain sebagainya.

Salah satu software MBD yang cukup terkenal dan digunakan oleh hampir seluruh industri permesinan adalah Adams. Selain karena kapabilitasnya untuk melakukan analisis dengan baik, Adams juga memberikan template-template permesinan seperti gear, pegas, belt, khusus desain mobil, bahkan hingga pengeboran.

Simulasi multiphysics (co-simulation)

Terkadang, software-software CAE bekerja secara khusus untuk kasus tertentu. Namun ada kalanya kita membutuhkan satu data dari output simulasi sebagai input simulasi lainya. Misalkan hasil tekanan dari sayap hasil CFD digunakan untuk beban simulasi FEA, atau hasil kelenturan pegas dari simulasi FEA digunakan sebagai input dari setingan pegas MBD.

Menggunakan software seperti MSC coSim, anda dapat menghubungkan simulasi-simulasi tersebut dengan mudah. Namun terkadang kendala yang dihadapi adalah masalah budget untuk membeli satu-persatu software tersebut, hal ini juga dapat diatasi dengan sistem subskripsi token menggunakan software seperti MSC One.

Tools lainya dalam CAE

Selain solver-solver umum yang telah dijelaskan di atas. Terdapat juga beberapa software yang terdedikasi secara khusus untuk menyelesaikan masalah spesifik tertentu. Seperti misalkan:

  • Masalah akustik, baik untuk suara yang dihasilkan oleh kontak solid ataupun merambat melalui fluida. Salah satu contoh software yang terkenal untuk aplikasi ini adalah Actran.
  • Permasalahan seperti ekspansi airbag, atau ledakan sebuah struktur terlalu kompleks untuk disederhanakan dengan solver FEA yang dikombinasi dengan CFD, oleh karena itu terdapat software khusus untuk menyelesaikan FEA explicit yang satu paket dengan fluida seperti misalkan Dytran.
  • Permodelan material komposit terkadang sangat kompleks karena simulasi dengan solver FEA biasa tidak bisa mencakup detail dari interaksi mikronya. Untuk aplikasi ini, salah satu contoh terbaik di pasaran adalah Digimat.
  • Atau untuk memanajemen material beserta lifecycle nya yang cukup rumit jika dilakukan secara manual, terdapat juga software MaterialCenter sebagai contoh software manajemen material.
  • Untuk aplikasi seperti metal forming, terkadang terlalu berat dan rumit jika dikerjakan dengan solver FEA umum. Terlebih lagi kita membutuhkan data berupa wrinkle dan juga pembuatan template cutting metalnya sebelum proses pencetakan misalnya. Untuk aplikasi ini, salah satu contoh terbaik adalah software forming. Adapun untuk proses manufaktur lainya seperti welding atau pengerjaan metal lainya terdapat simufact
  • Terdapat juga template simulasi seperti pneumatik, hidrolik, atau sistem kendali lainya karena banyaknya digunakan di industri. Contoh software untuk aplikasi ini adalah Easy5.
  • Dewasa ini, pengembangan mobil dengan kendali otonomus menjadi cukup trend, sehingga CAE juga berkembang ke ranah ini. Salah satu contoh software untuk desain kendali otonom adalah Virtual Test Drive.

Untuk merangkum itu semua, terdapat juga teknologi untuk mempercepat dan menyempurnakan proses simulasi-simulasi di atas, salah satunya adalah menggunakan teknologi berbasis Artificial Intelegence (AI) atau Machine Learning (ML) sebagai contoh menggunakan software ODYSSEE. Karena kompleksitas dan banyaknya tim yang saling berinteraksi menggunakan data dari simulasi-simulasi di atas, penggunaan software manajemen data CAE yang dirancang khusus seperti contohnya SimManager menjadi penting.

Tensor bekerja sama dengan AE Software menyelenggarakan webinar dengan tema “menjadi CAE engineer masa depan” dengan topik utama simulasi CFD dan FEA. Jika anda ingin mengetahui tentang dunia CAE, calon engineer yang mencari gambaran sebagai CAE engineer, atau ingin meningkatkan wawasan anda sebagai CAE engineer, jangan lewatkan kesempatan emas ini!

Daftar segera dengan klik: http://software.aeroengineering.co.id/webinar/

PT Tensor Sinergi Indonesia adalah distributor resmi dari software-software MSCOne, MSC CoSim, MSC Apex, Actran, Adams, CAEfatigue, Cradle CFD, VGSTUDIO MAX, Digimat, Easy5, Forming, Marc, Simufact, Virtual Test Drive, Dytran, MSC Nastran, ODYSSEE, Patran, MaterialCenter, SimManager di Indonesia.