December 28, 2023
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【本文想讓你知道】
1. 什麼是CAE
2. 使用CAE的優勢
3. CAD與CAE的區別
4. 為何應該了解CAE

1. 什麼是CAE？

經常有人詢問『CAE分析是什麼？』以及它與產品設計開發的關聯性。CAE的全名是Computer Aided Engineering（電腦輔助工程）。顧名思義就是用電腦來幫助我們解決工程上的實際問題。

一個出色的產品不僅僅是擁有能吸引客戶目光的設計，產品的材料、質量、抗壓力等物理特性同樣至關重要。這是產品工程師需要對產品執行一系列標準測試以驗證設計的原因。對於不同的產品，都有不同類型的測試，這些測試有助於確保設計的合適性。

舉例來說，如果你是一位消費性電子產品設計師，你可能需要進行的一項測試是『摔落測試』。簡而言之，就是將你的產品扔在地上，觀察它是否會破裂。同樣地，還需要進行熱冷卻測試，以確保產品在使用壽命期間不會過熱。這對於電子產品來說是必要的測試，因為它們一直在產生熱量。你是否有體驗過手機發熱的情況呢？這能夠讓你稍微了解熱量管理對電子產品正常運行的重要性。

CAE的存在就是為了針對產品所需的測試進行仿真模擬分析。

2. 使用CAE的優勢？

對企業和產品設計師而言，使用CAE進行仿真模擬的最大優勢之一就是降低開發成本。為了簡化敘述，本文舉了三種測試的例子，分別是摔落測試、碰撞測試、散熱測試。但我們必須明白，為了獲得實際產品中的參數，需要進行更多的測試以獲取準確的數據。因此，當我們實際進行摔落、碰撞和散熱測試時，我們已經花費了大量金錢和時間，這還不包括設計變更、打樣以及重複測試。而這僅僅是第一個原型機…

當我們為了確保產品在某些設計情況下不會失敗，我們必須對所有原型機進行物理測試。這時候，你可能已經開始意識到CAE如何幫助我們降低製作、開發成本了。這正是CAE的優勢所在，透過在計算上對產品進行仿真模擬，我們無需每次都進行實物測試。

3. CAD與CAE的區別？

許多人容易混淆CAD和CAE的區別。CAD全名是Computer Aided Design（電腦輔助設計），如果你是產品設計師或工程師，你一定對這個名詞非常熟悉。

一般情況下，設計師使用CAD進行產品3D模型設計。若要執行前文所提及的各種產品測試模擬，就必須使用CAE軟體，它也被稱為有限元素分析，因為它使用有限元素分析法來解決工程問題。

我們可以將CAD模型導入CAE中進行摔落、碰撞、散熱等仿真模擬，而無需花太多時間和金錢進行實體測試。由於實際產品的物理測試種類繁多複雜，因此使用者會根據不同的仿真需求使用相應的CAE軟體。簡而言之，CAD用於模型設計，而CAE則用於工程分析。

4. 為何應該了解CAE？

相信許多設計師或從事設計開發領域的朋友都聽過這句名言『設計和製造是對立的』。設計可以是天馬行空的，可以展望未來。然而，在現實的製造中，不一定符合製成效率，甚至某些設計方式本身就存在物理缺陷。這種信息差導致產品開發過程中，設計部門說製造技術不行，製造部門則抱怨設計不考慮現實。

當設計師了解CAE時，他們就能在設計階段透過仿真分析瞭解產品後續測試和生產趨勢，並根據這些趨勢優化產品設計。以手機產品為例，我們可能設計出一款外殼造型十分酷炫的手機，但如何確保在摔落後不會破裂，以及生產良率是否穩定呢？透過結構和模流分析，我們就能夠得知趨勢並加以改進。

市場正朝著數位化時代邁進，越來越多企業注重數據化、虛實整合及數位孿生。CAE作為虛擬和現實的橋樑，能夠充分運用數據來說服客戶，證明設計的可行性，而不僅僅是言之無物的口頭宣稱。這種方式不僅提高了效率，更降低了製作和開發成本。

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本文撰寫自：FIPEA Design

#CAE #產品設計 #產品開發 #數位孿生