01

Die Abkürzung CA steht häufig für „Computer Aided“, also rechnerunterstützt. Der dritte Buchstabe x in der Abkürzung steht als Platzhalter für unterschiedliche Buchstaben.

Der heutige Produktionsprozeß wird durch die drei Bereiche CAD, CAE und CAM maßgeblich beeinflusst.

Beispiel Pralltopf:

• in CAD Form erstmalig durch Nutzer vorgegeben

• Berechnung der Verformung bei mech. Belastung durch CAE

• Formoptimierung durch Programm - Wahl der besten Form durch Nutzer

• Modellierung in CAD

• Planung der Fertigung in CAM

Die Entwicklung von Hochleistungscomputern hat die Einführung von CAx-Methoden maßgeblich beschleunigt. Aber auch die Sichttechnik (große Farbbildschirme, dreidimensionale Betrachtungsmöglichkeiten usw.) haben deutliche Fortschritte in den letzten 10 Jahren gemacht, was die Akzeptanz von CAx-Methoden deutlich gesteigert hat. 

Beispiel Pralltopf:

• mech. Spannungen

• Verschiebungen

• Verformungen

• Effizienzsteigerung (schnellere Entwicklung von Produkten durch Automatisierung von Prozessen wie Design, Simulation und Prototyping)

• Kostenreduktion (Kosten sparen, da weniger physische Prototypen benötigt werden)

• Nachhaltigkeit (ökologischen Fußabdruck reduzieren, da weniger Materialien für physische Prototypen benötigt werden)

• Verbesserte Produktqualität (virtuell zu entwerfen und zu testen, ermöglicht eine genauere Analyse und Optimierung; experimentell nicht ermittelbare Informationen können so gewonnen werden)

• Wärmeleitung

• Crashtest

• Produktdesign (Bsp.: Kfz) mittels CAD

• Berechnungen (Bsp.: Fahrverhalten) mittels CAE

• Blasformsimulation (Dickenverteilung) einer Getränkeflasche und Füllsimulation 

• Blasformsimulation einer Kunststoffflasche 

• Spraysimulation für die Beurteilung der Kraftstoffeinspritzung in den Brennraum 

• Verbrennung: Temperatur und Kraftstoffanteil 

• Insassensimulation 

In der Angabe der Einheit liegt häufig eine Fehlerquelle verborgen. Computerprogramme rechnen mit dimensionslosen Zahlen, CAE-Programme können Hilfestellung bei der dimensionsrichtigen Eingabe physikalischer Größen geben, trotzdem ist der Anwender immer wieder gefordert, die richtigen Eingaben zu tätigen.

Durch schlecht gewählte oder vorgegebene Einheiten kann die Berechnung erschwert (Bsp.: nicht vorgeben der Zeit) werden.

Wählt man Basiseinheiten für mechanische Größen, so sollte man diese aus den Grundeinheiten m, kg und s für Länge, Masse bzw. Zeit gewinnen. Dadurch ist gewährleistet, dass auch die vierte, abgeleitete Einheit für die Kraft aus der Grundeinheit N hervorgeht.

Für zeitabhängige mechanische Vorgänge sollten die Einheiten für die Zeit, die Länge und die Masse zur Beschreibung gewählt werden.

Für zeitunabhängige mechanische Aufgaben sind die Einheiten für die Länge und die Kraft ausreichend.