Topologioptimering av länk för tillverkning med Wire Arc Additive Manufacturing

Sammanfattning

Ett behov av reservdelar för en länk till bandvagn Bv206 har uppstått. På grund av attunderleverantörerna som tillverkade dessa länkar antingen har styrt om eller lagt nedsina verksamheter, finns inte gjutformarna som behövs för att tillverka länken kvar.Eftersom det beställts små serier av länken, har det valts att byta tillverkningsmetodfrån gjutning till additiv tillverkning med Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM).I och med att den befintliga länken har en ihålig konstruktion, komplicerar dettatillverkningen med WAAM, det här medförde att en alternativ konstruktion medtopologioptimering skulle undersökas. Detta tillsammans med att beräkningsteamet påBAE Systems Hägglunds ville undersöka hur lösaren Epilysis presterar när det kommertill topologioptimering. Det här blev ett bra samarbete mellan avdelningarna samt enrimlig omfattning till ett examensarbete. Epilysis är en inbyggd lösare i programmetANSA vilket är en pre-processor som används för företagets hållfasthetsberäkningar.Länken sitter i framvagn och sammankopplar vagnarna med hjälp av en öppen balk(vridbalken). Länken uppgift är även att bandvagnen ska kunna svänga, samt att dämparörelserna i höjdled mellan vagnarna. Lastfallen är uppdelade i fyra olika fall, dämpar-, styr-, vrid- och krocklaster. Målet med topologioptimeringen är att uppnå en merprintvänlig konstruktion samt försöka reducera vikten och optimera den mekaniskaprestandan för länken, där materialet som ska användas är svetstråden Elgamatic 135.Två resultat valdes av topologioptimeringarna för att i framtida arbeten ta inspirationfrån dessa, för att ta fram en ny CAD-modell som är mer lämpad för additiv tillverkningmed WAAM. Ena resultatet var en helt topologisk optimerad struktur som har enpotential att minska massan och den andra strukturen har ett extruderingstillverkningsbivillkor för att underlätta tillverkningsprocessen, där denna struktur haren masspotential högre än den befintliga länken.Lösaren Epilysis anses vara en bra väg in för att lära sig topologioptimering om manarbetat med ANSA tidigare. Lösaren anses ha en god potential och konkurrenskraftig iframtida versioner av programmet. På grund av att implementeringen avtopologioptimering i Epilysis är relativt nytt, har programmet sina begränsningar ochär inte lika etablerat när det kommer till topologioptimering som andra lösare. Dettagör att det inte finns lika många funktioner och att det hittats buggar under projektetsgång.Det som återstår att göra är att ta fram en CAD-modell som tar inspiration fråntopologioptimeringarna och utföra en mer detaljerad dimensionering samt validera meden statisk FEM-analys. Det som därefter återstår är att ta fram underlag för att kunnaprinta den nya länken.