CAE，全稱是Computer Aided Engineering，計算機輔助工程，指用計算機輔助求解復(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)。運用CAE技術(shù)，可以減少開模，規(guī)避設(shè)計風(fēng)險，縮短包裝設(shè)計周期，優(yōu)化產(chǎn)品包裝結(jié)構(gòu)，解決具體問題。
在包裝設(shè)計中，CAE通常會運用在以下幾個方面，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 運輸模擬（Transportation）
l 設(shè)計檢驗（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)計檢驗 (Design Check )
當(dāng)一個產(chǎn)品的設(shè)計接近定型的時候，可以運用CAE去模擬他在生產(chǎn)、灌裝、跑線、運輸?shù)裙r下的表現(xiàn)，去驗證該設(shè)計的可靠性，提早發(fā)現(xiàn)風(fēng)險點，并對其進(jìn)行微改，節(jié)省大量的測試時間和環(huán)節(jié)，提高項目組對設(shè)計的分析能力。
以上兩圖為瓶子在模擬line trial時的受力情況分析
七. 拓?fù)鋬?yōu)化 (Topology Optimization )
拓?fù)鋬?yōu)化是仿真模擬反推設(shè)計的一種技術(shù)，該技術(shù)運用在汽車以及建筑行業(yè)較多，通俗點來說，就是如何在結(jié)構(gòu)強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，把它中間挖若干個蜂窩煤狀的洞，并不會減少他的結(jié)構(gòu)強度，但是卻可以節(jié)省大量的重量。
在日化產(chǎn)品設(shè)計中，我們可以運用拓?fù)鋬?yōu)化，去尋找一個部件的主要承力點，然后剔除不受力的部分，得到一個結(jié)構(gòu)強度相近，但是卻更簡潔、更高效、更環(huán)保的設(shè)計。
以上三圖為運用拓?fù)鋬?yōu)化，找出AXE除汗劑蓋子的最優(yōu)最環(huán)保設(shè)計方案
八. 具體問題 (Trouble Shooting )
CAE可以幫助項目組發(fā)現(xiàn)并解決包材的一系列問題。例如如下的例子，消費者對某款沙拉醬的瓶子設(shè)計表示投訴，認(rèn)為在擠壓的時候非常容易讓該產(chǎn)品產(chǎn)生塑性變形。項目組決定改進(jìn)該設(shè)計，加入加強筋。
但是問題是，加入多少加強筋可以達(dá)到消費者即使擠壓80%的厚度，瓶身仍然保持彈性？這時候CAE就可以對設(shè)計師提出的不同方案進(jìn)行分析，結(jié)合項目組對該產(chǎn)品的要求，提出改進(jìn)意見，以及改進(jìn)后的設(shè)計會提高多少的效果。
從前我們的做法是，改進(jìn)設(shè)計，然后開模（改模具），然后打樣，測試。這樣需要至少2-4周的時間，而且如果改進(jìn)了的設(shè)計沒有達(dá)到要求，需要再一次打進(jìn)。CAE的話，只需幾天時間建立模型，然后進(jìn)行運算得出結(jié)論，就算有新的設(shè)計，只需要替換一下CAD文件即可，無需再次花費時間打樣測試。
以上三圖為若干次擠壓下加強筋對瓶身的保護(hù)情況
九. 總結(jié)
CAE是一套實踐能力很強的工具，他可以極大的減少產(chǎn)品設(shè)計的不確定性，提高設(shè)計效率、提升設(shè)計水平、規(guī)避產(chǎn)品風(fēng)險、優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)。大量運用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)計總是可以讓人覺得用起來舒服并且環(huán)保，同時兼?zhèn)溥m應(yīng)全球消費者使用的能力，這個與CAE全程參與其中設(shè)計不無關(guān)系。
同時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，只需要替換其中的模型就好，其他設(shè)定的參數(shù)均不會變化，所以可以極其快速的對新設(shè)計進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計驗證。而遇到具體問題具體分析的時候，CAE也可以在有限的參數(shù)設(shè)置下，對不同的設(shè)計進(jìn)行apple to apple的比較，在若干的設(shè)計選擇中，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)的時候，運用到CAE這套工具，去更快更精確更環(huán)保地開發(fā)出合格的消費者喜聞樂見的優(yōu)秀產(chǎn)品。
