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In recent years, the additive manufacturing processes have rapidly developed. The additive manufacturing processes currently present a high-performance alternative to conventional manufacturing methods. In particular, they offer the opportunity of previously hardly imaginable design freedom, i.e. the implementation of complex forms and geometries. This capability can, for example, be applied in the development of especially light but still loadable components in automotive engineering. In addition, waste material is seldom produced in additive manufacturing which benefits a sustainable production of building components. Until now, this design freedom was barely used in the construction of technical components and products because, in doing so, both specific design guidelines for additive manufacturing and complex strength calculations must be simultaneously observed. Yet in order to fully take advantage of the additive manufacturing potential, the method of topology optimization, based on FEM simulation, suggests itself. It is with this method that components that are precisely matched and are especially light, thereby also resource-saving, can be produced. Current literature research indicates that this method is used in automotive manufacturing for reducing weight and improving the stability of both individual parts and assembly units. This contribution will study how this development method can be applied in the example of a brake mount from an experimental vehicle. In this, the conventional design is improved by means of a simulation tool for topology optimization in various steps. In an additional processing step, the smoothing of the thus developed component occurs. Finally, the component is generatively manufactured by means of selective laser melting technology. Models are manufactured using binder jetting for the demonstration of the process. It will also be determined how this weight reduction affects the CO2 emissions of a vehicle in use.
Zerstörungsfreie Verfahren zur Messung von Eigenspannungen erfordern, abhängig vom gewählten Verfahren, die Kenntnis gewisser Kopplungskonstanten. Im Falle von Ultraschallmessverfahren sind das neben den elastischen Konstanten zweiter Ordnung (SOEC) vor allem die Konstanten dritter Ordnung (TOEC). Elastische Konstanten fester, metallischer Bauteile werden in der Regel in Zugversuchen bestimmt. Zur Ermittlung der TOEC werden diese mit Ultraschallmessmethoden kombiniert. Durch äußere Einflüsse, wie etwa mechanische Nachbehandlungen der zu untersuchenden Bauteile können sich diese Konstanten jedoch ändern und müssen folglich direkt am veränderten Material bestimmt werden. Mithilfe von Simulationen wird die Ausbreitung der zweiten Harmonischen und der nichtlinear erzeugten Oberflächenwellen in Wellenmischexperimenten analysiert und der akustische Nichtlinearitätsparameter (ANP) bzw. der Kopplungsparameter aus der Amplitudenentwicklung berechnet. Insbesondere wird untersucht, welchen Einfluss ein gegebenes Tiefenprofil der TOEC auf den ANP hat (Vorwärtsproblem) und inwiefern sich aus den Messungen des ANP auf ein vorliegendes Tiefenprofil der TOEC schließen lässt (inverses Problem). Außerdem wird diskutiert, welchen Einfluss lokale Änderungen der SOEC auf den ANP haben können und wie groß diese Änderungen sein dürfen, um die TOEC dennoch bestimmen zu können. Die Untersuchungen hierzu wurden auf der Basis eines 3D-FEM Modells mit zufällig orientierten Mikrorissen durchgeführt. Die numerischen Rechnungen zeigen dabei auch eine gute Übereinstimmung mit einem aus der Literatur bekannten und für dieses Problem erweiterten, analytischen Modell. Neben der rissinduzierten Nichtlinearität kann bei diesem auch die Gitternichtlinearität berücksichtigt werden.