In the automotive industry, there is great competition as the quality of vehicles constantly improves while at the same time fulfilling the emission and sustainability requirements. In the truck industry, Scania is a market leader who provides durability, drivability, comfort and low fuel consumption. For some trucks used in South Latin America, they failed because of fracture at one side of the truck’s frames. This was due to excessive stresses that arose within the frame because of extreme loads in the vicinity of the air spring bracket. The investigation of this thesis is whether redesign of this component would decrease the stress levels within the frame. The approach to redesign the component was solely by the use of Finite Element Analysis (FEA) and topology optimization. The optimization was formulated as minimize the compliance subject to constrained volume but also constrained reaction force at bolts that experienced higher loads. Additionally to the formulation, manufacturing constraints were applied such as casting, minimum member size and symmetry. Further, the approach was to setup a simplified Finite Element (FE)-model of the chassis including the air spring bracket to which topology optimization was employed. Based on the results of the optimization, realisation of the topologies were produced and evaluated to what extent they affected the stresses within the frame. From these results a relative change of a maximum stress-measure was obtained between -7.1 % to 2.7 % based on constraining either two, four or five bolts. Regarding the mass, a relative change in the range of -11.3 % to -5.7 % corresponding to a reduction of 3.2 kg and 1.6 kg respectively, was obtained. Conclusively, performing topology optimization such as minimize compliance with bolts’ reaction forces constrained may result in reduced stress levels in adjacent components. It would be interesting to see if a further decrease in stress levels could be obtained using other topology optimization setups or other optimization methods. Further if the interpreted designs candidates to be implemented in production, some validation of these first needs to be considered such as whether the manufacturing costs are compensated by the reduced mass and stress levels. Additionally some validation of the strength should be performed for the realised geometries.

Inom fordonsindustrin råder hög konkurrens eftersomf kvalitén på fordonen ständigt ökar samtidigt som utsläpps- och hållbarhetskrav ska uppfyllas . Inom lastbilsindustrin är Scania en av de marknadsledande företagen som ligger i framkant vad gäller hållbarhet, körbarhet, komfort och låg bränsleförbrukning. För vissa lastbilar som brukas i Sydamerika uppstod rambrott i ena ramsidobalken i anslutning till luftfjäderfästet. Orsaken till detta troddes bero på höga spänningar i ramsidobalken vilka anses uppstå på grund av luftfjäderfästet och den anslutande tvärbalken i kombination med extrema laster. Vad som därför undersöktes i detta examensarbete var om rekonstruering av luftfjäderfästet kunde sänka spänningarna i ramsidobalken. Tillvägagångssättet för att rekonstruera luftfjäderfästet har skett genom att använda FEA och topologioptimering för vilken geomtriska realiseringar senare gjordes. Formuleringen bestod av att minimera kompliansen mot volymsvillkor men också bivillkor av reaktionskrafter i förenklade skruvmodeller där lasten var större. Baserat på de realiserade geometrierna utvärderades dessa med avseende på spänningsbilden i ramsidobalken och jämfördes med en referensmodell. Resultaten visade en relativ ändring, baserat på maxvärdet av ett spänningsmått, i ett intervall om -7,1 % till 2,7 % då två, fyra eller fem skruvar tilldelades bivillkor. För den relativa viktändringen resulterade detta i -11,3 % till -5,7 % vilket motsvarar en viktreducering om cirka 3,2 kg till 1,6 kg. Slutfattningsvis anses topologioptimering med bivillkor på skruvar med högre reaktionskrafter vara en kandiderande metod om syftet är att minska spänningar i närliggande komponenter. Dock resulterar detta i att reaktionskraften blir högre i andra skruvar där bivillkor ej föreligger. Som framtida arbete skulle det vara intressant att undersöka huruvida en ytterligare reducering av ramsidobalkens spänning är möjlig att uppnå genom att tillämpa andra optimeringsmetoder. Om de realiserade geometrierna i detta arbete skulle kandidera till produktion bör det först övervägas om deras positiva egenskaper är övervägande, det vill säga om spänningsoch viktreducering överväger eventuella kostnadstillägg som kan uppstå vid gjutning av ihåliga gjutgods. Validering av geometriernas hållfashet bör också utföras innan de eventuellt ska tillverkas.