Para realizar todo o potencial do design com base na modelagem, sobre o qual falamos
em um post anterior , você precisa estar preparado para grandes mudanças. As estações de trabalho modernas equipadas com o hardware mais recente podem calcular rapidamente modelos complexos. No entanto, a vantagem real reside não apenas na aceleração simples, mas também em um nível qualitativamente novo de modelagem. Pode ser usado com vantagem nos processos de design, tendo recebido uma vantagem importante, porque os produtos estão se tornando mais complexos e a concorrência está aumentando. Através da modelagem, as empresas podem identificar e resolver tarefas mais complexas e de vários estágios, além de analisar mais idéias.
A modelagem será uma excelente ferramenta de pesquisa para qualquer projeto: permitirá estudar e classificar várias opções diferentes e, como resultado, criar produtos mais inovadores. Graças ao poder das estações de trabalho modernas e dos clusters de computação, os engenheiros também poderão aplicar modelagem de alta precisão de todos os aspectos e detalhes do projeto no ciclo de vida do produto.
Anteriormente, essa abordagem era suportada apenas por ambientes HPC. Agora, os engenheiros podem concluir rapidamente a próxima iteração do projeto e determinar como as mudanças afetam a consecução dos objetivos principais. Vamos ver como isso acontece na prática. Uma parte significativa das informações necessárias para a preparação deste material foi fornecida por nossos parceiros da
COMSOL , fabricante de soluções de software para simulação numérica.
Exemplo 1: Cypress Semiconductor
Na Cypress Semiconductor, fabricante líder de sistemas de sensores e embarcados, os engenheiros tradicionalmente usam o software COMSOL Multiphysics para várias iniciativas de pesquisa e projeto / A simulação foi feita exclusivamente pelo departamento de P&D e outros grupos de funcionários envolvidos no desenvolvimento de produtos, incluindo suporte ao cliente, não tirou proveito da prototipagem virtual.
No entanto, é esse departamento que serve como um canal chave de comunicação com os clientes da Cypress Semiconductor, uma empresa cujas telas sensíveis ao toque são amplamente usadas em smartphones, eletrodomésticos e automóveis. Após a introdução de estações de trabalho modernas e uma nova versão do software na organização, eles começaram a usar o
ambiente Application Builder da COMSOL, o que possibilitou otimizar o processo de design de telas sensíveis ao toque.
A Cypress Semiconductor começou a usar um aplicativo criado com o COMSOL Application Builder para otimizar o processo de criação de telas sensíveis ao toque.Usando o Application Development Environment e o COMSOL Server (um produto para lançá-los pela Internet), engenheiros de diferentes departamentos desenvolvem o design final do dispositivo em aplicativos criados especialmente pelo departamento de P&D. Isso permite que o serviço de suporte também participe da simulação, mas com as configurações que mostram apenas os parâmetros de modelo necessários.
Uma dessas aplicações foi desenvolvida para o design de sensores de toque capacitivos. Os usuários podem alterar os parâmetros, desde a localização do dedo até a espessura de várias camadas no sensor, mas eles não têm acesso a todo o modelo. O aplicativo calcula matrizes de capacitância, que são uma característica importante do design do sensor, e também exibe a distribuição de tensão. A interface do usuário possui uma lista suspensa na qual você pode selecionar facilmente uma solução que corresponda a várias configurações do sensor.
Qual é o resultado? A Cypress Semiconductor não apenas forma um modelo de tela de toque comum para produtos de consumo, mas também cria aplicativos para uma ampla gama de produtos, para que os usuários possam configurar eles próprios os parâmetros necessários. Graças ao novo software de simulação, a equipe de suporte pode atualizar facilmente os parâmetros do modelo sem entrar na complexidade da modelagem e sem esperar pela ajuda dos engenheiros de P&D. Agora, os projetos podem realmente ser implementados individualmente, e isso permite que os desenvolvedores respondam com mais flexibilidade às necessidades do cliente.
A empresa cria muitos aplicativos diferentes para diferentes tipos de telas sensíveis ao toque. Assim, seu departamento de suporte resolve rápida e facilmente problemas complexos e fornece um serviço excelente.
Exemplo 2: Arkansas Power Electronics International
O fabricante de eletrônicos, Arkansas Power Electronics International (APEI), usa o software Application Development Environment da COMSOL para aprimorar o acesso do usuário aos recursos de simulação e acelerar o processo de design. A equipe de engenharia costumava ser um gargalo na modelagem, porque era a principal responsável pela criação e execução de modelos - mesmo aqueles solicitados por outros colegas.
Hoje, os engenheiros da empresa estão desenvolvendo aplicativos que permitem aos colegas conduzir pesquisas independentemente usando simulação sem treinamento longo. Um dos aplicativos criados com o Application Builder ajuda no cálculo da corrente de fusível e da carga de corrente permitida para conexões de dispositivos semicondutores.
No aplicativo APEI, qualquer usuário pode selecionar os valores apropriados para o diâmetro do condutor, geometria do arco e número de condutores para determinar a corrente máxima antes do superaquecimento começar.Anteriormente, o especialista em modelagem precisava criar um modelo para analisar o aumento da temperatura sob várias condições. Agora, o aplicativo usa o método paramétrico: o usuário vê como o número de condutores afeta o pico de temperatura em uma determinada corrente. Se antes os especialistas precisavam procurar valores nas tabelas, agora essas tabelas são incorporadas ao software COMSOL Multiphysics.
Note-se que os resultados se tornaram mais precisos, pois as informações apresentadas no aplicativo são geradas para cada caso específico. Agora, a empresa planeja expandir o número de aplicativos de modelagem criados no ambiente de desenvolvimento de aplicativos - inclusive para calcular as características térmicas da montagem, o design do indutor e do transformador, bem como para a análise de layout.
Exemplo 3: Centro de Tecnologia de Manufatura
O Manufacturing Technology Center (MTC) é especializado em inovar e promover práticas avançadas de design de produtos. Sua tarefa é fazer a ponte entre os conceitos e a versão comercial do produto.
Um dos mais recentes projetos da MTC está avaliando o potencial da tecnologia aditiva denominada Shaped Metal Deposition (SMD). Essa tecnologia promete vantagens sobre a produção de aditivos à base de pó e o uso de vários materiais na mesma peça.
GUI COMSOL para construção de modelos computacionais.Durante o desenvolvimento, ficou claro que a expansão térmica resultante desse método às vezes leva a resultados não planejados. Usando o Application Builder, a equipe da MTC criou um aplicativo de simulação que usa análise termomecânica. Permite prever tensões térmicas residuais e deformações resultantes de ciclos térmicos do SMD.
O aplicativo Shaped Metal Deposition (SMD) foi criado usando o Application Development Environment no COMSOL Multiphysics. Permite calcular as tensões residuais criadas durante o processo de produção e prever desvios nos parâmetros da peça.Este apêndice ajuda a determinar se os processos de deposição permitirão criar peças que atendam às tolerâncias especificadas. Usuários sem experiência em modelagem podem experimentar facilmente geometria, fontes de calor, caminhos de deposição e materiais sem entender a complexidade da construção do modelo.
Como implementar a modelagem em uma empresa de design?
O software para "modelagem em massa" não só apareceu no mercado, mas também se tornou bastante acessível. Isso significa que agora uma grande variedade de organizações pode implementar fluxos de trabalho de design de alto desempenho. Resta direcionar o trabalho na direção certa - para introduzir o processo de design com base na modelagem.
A modelagem é uma ferramenta poderosa. Pode ser transformador se não houver gargalos e acessível a todos os usuários envolvidos no design. Com a ajuda de software atualizado e estações de trabalho mais poderosas, as empresas “democratizam” a modelagem e trazem um espírito de equipe aos seus fluxos de trabalho de design. Mas etapas importantes serão necessárias nesse caminho:
Etapa 1. Ilumine o manual e os usuários. Explique os benefícios de um novo fluxo de trabalho baseado em simulação e mostre quais resultados podem ser alcançados com o trabalho em equipe. Como exemplo, forneça um caso demonstrando como um novo fluxo de trabalho contribuirá para a inovação e a flexibilidade do design.
Etapa 2. Apresente os resultados. Demonstrando a simplicidade do uso de software de simulação e contrastando-o com os fluxos de trabalho tradicionais, você pode contar com o suporte dos usuários. Isso ajudará a fazer as alterações necessárias no estilo atual de colaboração.
Etapa 3. Calcule o retorno do investimento. Para tomar uma decisão, a gerência precisa de números específicos. Para convencê-lo, é necessário avaliar o efeito do uso de equipamentos modernos e a introdução de aplicativos de modelagem especializados.
Além do custo de hardware e software, a economia de tempo estimada dos funcionários de P&D deve ser adicionada ao cálculo. De acordo com nossa pesquisa, a modelagem é capaz de acelerar o trabalho dos usuários em seis vezes, respectivamente, é necessário multiplicar o salário médio de cada participante no fluxo de trabalho por 6: para que você possa calcular facilmente economias futuras.
Enquanto isso, o aumento na velocidade da simulação não leva em consideração as economias decorrentes da implementação de processos de trabalho controlados distribuídos. Você pode calcular a economia de tempo eliminando tarefas de análise repetitiva em vários departamentos. E como um número maior de funcionários executará simultaneamente mais tarefas de modelagem, o retorno do investimento será acelerado e o tempo de colocação no mercado será reduzido. A empresa obterá uma vantagem competitiva nos negócios.
Etapa 4. Conte com o apoio da liderança. Deixe-o liderar o esforço de gerenciamento de mudanças. Com a ajuda do manual, você pode avaliar se a empresa está pronta para otimizar os fluxos de trabalho com base na modelagem e se é hora de introduzir a modelagem “para as massas”.
Este aplicativo foi criado com o COMSOL Application Builder. Permite determinar as características de radiação de uma antena circular de buzina para melhorá-las, alterando a geometria.E em conclusão - configurações de computadores e comparação do desempenho computacional no exemplo de modelos de sistemas acústicos de complexidade variada para o compartimento de passageiros:
Hoje, foram criados mais de 800 exemplos de modelos e aplicativos COMSOL Multifísicos usados em uma ampla variedade de campos, incluindo disciplinas elétricas, mecânicas, hidrodinâmicas e químicas. E as estações de trabalho modernas são adequadas para os ambientes mais complexos de aplicativos multithread / multitarefa que exigem computação de alto desempenho - incluindo aplicativos para design, criação de conteúdo 3D digital e cálculos científicos.