CAE，全稱是Computer Aided Engineering，計(jì)算機(jī)輔助工程，指用計(jì)算機(jī)輔助求解復(fù)雜工況、分析產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)性能，以及優(yōu)化產(chǎn)品性能等的軟件技術(shù)。運(yùn)用CAE技術(shù)，可以減少開模，規(guī)避設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，縮短包裝設(shè)計(jì)周期，優(yōu)化產(chǎn)品包裝結(jié)構(gòu)，解決具體問題。
在包裝設(shè)計(jì)中，CAE通常會(huì)運(yùn)用在以下幾個(gè)方面，我們來一一給大家解釋。
l 吹塑（包括EBM/ISBM）
l 頂壓（Top Load）
l 跌落（Drop Test）
l 擠壓（Squeezing Capability, ）
l 運(yùn)輸模擬（Transportation）
l 設(shè)計(jì)檢驗(yàn)（Design Check）
l 模流分析（Mold Flow Analysis）
l 拓?fù)鋬?yōu)化（Topology optimization）
l 具體問題（Trouble shooting）
l 總結(jié)（Conclusion）
接上周連載2~~~~~~
六. 設(shè)計(jì)檢驗(yàn) (Design Check )
當(dāng)一個(gè)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)接近定型的時(shí)候，可以運(yùn)用CAE去模擬他在生產(chǎn)、灌裝、跑線、運(yùn)輸?shù)裙r下的表現(xiàn)，去驗(yàn)證該設(shè)計(jì)的可靠性，提早發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，并對其進(jìn)行微改，節(jié)省大量的測試時(shí)間和環(huán)節(jié)，提高項(xiàng)目組對設(shè)計(jì)的分析能力。
以上兩圖為瓶子在模擬line trial時(shí)的受力情況分析
七. 拓?fù)鋬?yōu)化 (Topology Optimization )
拓?fù)鋬?yōu)化是仿真模擬反推設(shè)計(jì)的一種技術(shù)，該技術(shù)運(yùn)用在汽車以及建筑行業(yè)較多，通俗點(diǎn)來說，就是如何在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度基本不變的情況下，減少材料的使用量。例如一塊豎立的鋼板，把它中間挖若干個(gè)蜂窩煤狀的洞，并不會(huì)減少他的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，但是卻可以節(jié)省大量的重量。
在日化產(chǎn)品設(shè)計(jì)中，我們可以運(yùn)用拓?fù)鋬?yōu)化，去尋找一個(gè)部件的主要承力點(diǎn)，然后剔除不受力的部分，得到一個(gè)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度相近，但是卻更簡潔、更高效、更環(huán)保的設(shè)計(jì)。
以上三圖為運(yùn)用拓?fù)鋬?yōu)化，找出AXE除汗劑蓋子的最優(yōu)最環(huán)保設(shè)計(jì)方案
八. 具體問題 (Trouble Shooting )
CAE可以幫助項(xiàng)目組發(fā)現(xiàn)并解決包材的一系列問題。例如如下的例子，消費(fèi)者對某款沙拉醬的瓶子設(shè)計(jì)表示投訴，認(rèn)為在擠壓的時(shí)候非常容易讓該產(chǎn)品產(chǎn)生塑性變形。項(xiàng)目組決定改進(jìn)該設(shè)計(jì)，加入加強(qiáng)筋。
但是問題是，加入多少加強(qiáng)筋可以達(dá)到消費(fèi)者即使擠壓80%的厚度，瓶身仍然保持彈性？這時(shí)候CAE就可以對設(shè)計(jì)師提出的不同方案進(jìn)行分析，結(jié)合項(xiàng)目組對該產(chǎn)品的要求，提出改進(jìn)意見，以及改進(jìn)后的設(shè)計(jì)會(huì)提高多少的效果。
從前我們的做法是，改進(jìn)設(shè)計(jì)，然后開模（改模具），然后打樣，測試。這樣需要至少2-4周的時(shí)間，而且如果改進(jìn)了的設(shè)計(jì)沒有達(dá)到要求，需要再一次打進(jìn)。CAE的話，只需幾天時(shí)間建立模型，然后進(jìn)行運(yùn)算得出結(jié)論，就算有新的設(shè)計(jì)，只需要替換一下CAD文件即可，無需再次花費(fèi)時(shí)間打樣測試。
以上三圖為若干次擠壓下加強(qiáng)筋對瓶身的保護(hù)情況
九. 總結(jié)
CAE是一套實(shí)踐能力很強(qiáng)的工具，他可以極大的減少產(chǎn)品設(shè)計(jì)的不確定性，提高設(shè)計(jì)效率、提升設(shè)計(jì)水平、規(guī)避產(chǎn)品風(fēng)險(xiǎn)、優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)。大量運(yùn)用CAE技術(shù)的公司，例如聯(lián)合利華、可口可樂等企業(yè)，他們的包裝設(shè)計(jì)總是可以讓人覺得用起來舒服并且環(huán)保，同時(shí)兼?zhèn)溥m應(yīng)全球消費(fèi)者使用的能力，這個(gè)與CAE全程參與其中設(shè)計(jì)不無關(guān)系。
同時(shí)CAE也是一套非常靈活的工具，一次建立好模型，如果有新的設(shè)計(jì)，只需要替換其中的模型就好，其他設(shè)定的參數(shù)均不會(huì)變化，所以可以極其快速的對新設(shè)計(jì)進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)驗(yàn)證。而遇到具體問題具體分析的時(shí)候，CAE也可以在有限的參數(shù)設(shè)置下，對不同的設(shè)計(jì)進(jìn)行apple to apple的比較，在若干的設(shè)計(jì)選擇中，找出最優(yōu)的那一款。
由于文章篇幅有限，以上的內(nèi)容均是比較淺顯的介紹CAE仿真模擬在包裝開發(fā)中的作用。CAE在行業(yè)內(nèi)并沒有廣泛為人所知，我希望可以借助這篇文章，讓各位工程師可以在進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)的時(shí)候，運(yùn)用到CAE這套工具，去更快更精確更環(huán)保地開發(fā)出合格的消費(fèi)者喜聞樂見的優(yōu)秀產(chǎn)品。
