Browsing by Author "Helfesrieder, Nico"

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    Hybrid manufacturing of topology optimized machine tool parts through a layer laminated manufacturing method : practical validation using the example of a bearing block
    (2021) Helfesrieder, Nico; Neubauer, Michael; Lechler, Armin; Verl, Alexander
    Load-oriented lightweight structures are commonly designed based on topology optimization. For machine tool parts, they enable the reduction of moving masses and therefore increase the resource and energy efficiency of production systems. However, this usually results in complex part structures that are difficult or impossible to produce using conventional manufacturing methods. In this paper, a hybrid layer laminated manufacturing (LLM) method is proposed enabling manufacturing of topology-optimized machine tool parts. The method is referred to as hybrid, as the subtractive structuring of metal sheets is combined with the additive joining of the sheets by adhesive bonding. This enables enclosed inner cavities without support structures, which are used to approximate the optimal density distribution from a topology optimization via manufacturing. The proposed LLM method is validated on the basis of a bearing block of a ball screw feed drive. A experimental study in the time and frequency domain on a test rig confirms the principle suitability of the LLM method for the production of industrial applicable lightweight components.
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    Leichtbau-Maschinenkomponenten mit hoher Dämpfung durch schichtweise innere Strukturoptimierung
    (Stuttgart : Fraunhofer Verlag, 2025) Helfesrieder, Nico; Verl, Alexander (Univ.-Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. mult.)
    Leichtbau und Strukturoptimierung bieten auch im Maschinenbau großes Potenzial für Ressourcen- und Energieeffizienz sowie zur Dynamiksteigerung. Die hohe Bauteilkomplexität, der entsprechende Fertigungsaufwand und die mangelnde Skalierbarkeit auf große metallische Strukturbauteile verhindern jedoch den verbreiteten Einsatz im Maschinenbau. Diese Arbeit stellt daher einen Ansatz zur automatisierten Modellierung und zur schichtweisen Fertigung von strukturoptimierten Leichtbaukomponenten vor, der für diesen Anwendungsfall einen pragmatischen Kompromiss bietet. Dazu wird die numerisch optimale Dichteverteilung einer Topologieoptimierung durch Hohlräume im Bauteilinnern approximiert. Die Fertigung erfolgt durch das Verkleben von vorab strukturierten Blechschichten im Layer Laminated Manufacturing Verfahren. Die experimentelle Validierung an zwei realen Bauteilen einer Vorschubachse bestätigt die industrielle Anwendbarkeit und zeigt das Potenzial der Methodik: eine signifikant erhöhte Bauteildämpfung trotz hohem Grad an Leichtbau.