Optimal design of a wheel carrier

Abstract

In a context of climate change, energy economy and better resources use, the automotive industry stands inside a major revolution. Car manufacturers strive to innovate to build lighter vehicles, aiming at reductions of carbon dioxide emissions and improved efficiency. Topology optimization, introducing material only where needed, perfectly fits into this perspective. The work described here is related to the mass reduction of a wheel carrier. This component, among the most critical inside the suspension system, is submitted to a high number of requirements and load cases, related to different mechanical fields (frequencies, stresses, etc.). Manufacturing of this part through casting also matters. To maximize the odds of obtaining a design satisfying the constraints, an incremental approach will be adopted to develop a formulation that could hopefully be extended to other components.

Dans un contexte de changement climatique, d’économie d’énergie et de meilleure utilisation des ressources, l’industrie automobile se trouve au coeur d’une révolution majeure. Les constructeurs s’efforcent d’innover afin de rendre leurs véhicules plus légers dans un but de réduction des émissions de dioxyde de carbone et d’efficacité accrue. L’optimisation topologique, introduisant le matériau uniquement là où il est nécessaire, s’inscrit parfaitement dans cette perspective. Le travail décrit ici concerne l’allègement d’un porte-roue. Cette pièce, parmi les plus critiques du système de suspension, est soumise à un grand nombre d’exigences et de cas de charge, touchant à différentes disciplines de la mécanique (fréquences, contraintes, etc.). Il importe également de considérer la fabrication par coulage de cet élément. Afin de maximiser les chances d’obtenir un design satisfaisant la demande, une approche incrémentale sera adoptée afin de développer une formulation qui pourra éventuellement être étendue à d’autres composants.