DESIGN FOR ADDITIVE MANUFACTURING OF AUTOMOTIVE COMPONENTS VIA TOPOLOGY OPTIMIZATION

Abstract

ABSTRACT

The automotive industry, where studies are carried out in the field of motor vehicles, is developing day by day. Since it is an industry that is open to development, it is also open to innovations brought by additive manufacturing. With the design for additive manufacturing, components are replaced by new ones designed by removing production restrictions. These new models are generally lighter and more durable than the old ones.

Topology optimization has become a key element of design for additive manufacturing as it can enhance mechanical properties while reducing mass. In this study, the lower control arm of the double wishbone suspension system was taken as a model and topology optimization studies were carried out on the model. Finite element analyses were applied on the initial model and on the final model that emerged as a result of topology studies. Although stress, displacement and natural frequencies remained almost constant in the optimized model, a mass reduction of %16,39 was achieved.

ÖZET

Motorlu taşıtlar alanında çalışmaların gerçekleştirildiği otomotiv endüstrisi her geçen gün gelişmektedir. Gelişime açık bir endüstri olması nedeniyle eklemeli imalatın getirdiği yeniliklere de açıktır. Eklemeli imalat için tasarım ile komponentlerin yerini üretim kısıtlamaları kaldırılarak tasarlanan yenileri almaktadır. Bu yeni modeller eskilerine göre genellikle daha hafif ve daha dayanıklı olmaktadır.

Topoloji optimizasyonu, kütleyi hafifletirken mekanik özellikleri iyileştirebildiği için eklemeli imalat için tasarımın ana unsurlarından biri haline gelmiştir. Bu çalışmada çift salıncaklı süspansiyon sisteminin alt kontrol kolu örnek model alınmış ve topoloji optimizasyonu çalışmaları bu model üzerinde gerçekleştirilmiştir. Başlangıç modeli ve topoloji çalışmaları sonucu ortaya çıkan nihai model üzerinde sonlu elemanlar analizleri uygulanmıştır. Optimize edilmiş modelde gerilme, yer değiştirme ve doğal frekansların neredeyse sabit kalmasına karşın, %16,39 kütlesel hafifleme sağlanmıştır.