Structural Optimization techniques are widely used in product development process in ‘modern industry’ to generate optimal designs with only sufficient material to serve the purpose of the component. In conventional design problems, the design process usually generates overdesigned components with excess material and weight. This will in turn increase the life time cost of machines, both in terms material wastage and expense of usage. The thesis “Design of a weight optimized casted ADI component using topology and shape optimization” deals with redesigning a component from a welded steel plate structure into a castable design for reduced manufacturing cost and weight reduction. The component “Drill Steel Support” mounted in front of the drilling boom of a Face Drilling Machine is redesigned during this work. The main objective of the thesis is to provide an alternative design with lower weight that can be mounted on the existing machine layout without any changes in the mounting interfaces. This thesis report covers in detail procedure followed for attaining the weight reduction of the “Drill Steel Support” and presents the results and methodology which is based on both topology and shape optimization. / Strukturoptimering används ofta i produktutvecklingsprocessen i modern industri för att ta fram optimala konstruktioner med minsta möjliga materialåtgång för komponenten. Konventionella konstruktionsmetoder genererar vanligtvis överdimensionerade komponenter med överflödigt material och vikt. Detta ökar i sin tur livstidskostnaderna för maskiner både i termer av materialavfall och användning. Avhandlingen "Konstruktion av viktoptimerad gjuten ADI-komponent" behandlar omkonstruktionen av en komponent från en svetsad stålplåtstruktur till en gjutbar konstruktion med minskad tillverkningskostnad och vikt. Komponenten “Borrstöd” monterad i framkant av bommen på en ortdrivningsmaskin är omkonstruerad under detta arbete. Huvudsyftet med avhandlingen är ta fram en alternativ konstruktion med lägre vikt och som kan monteras på befintlig maskinlayout utan någon ändring i monteringsgränssnittet. Denna avhandling innehåller en detaljerad beskrivning av förfarandet för att uppnå viktminskningen av "borrstödet" och presenterar resultaten samt metodiken som baseras på både topologi- och parameter- optimering.

Within the framework of this thesis, the electron beam melting of pure copper for the purpose of producing electrical windings was examined. The conventional manufacturing process of copper windings was investigated, and the potential advantages offered by the design freedom inherent in the electron beam melting process were explored. A comprehensive parameter study was conducted to optimize the existing production parameters for the electron beam melting of pure copper, with a specific focus on achieving the desired material properties suitable for electric motor windings. Moreover, according to additive manufacturing possibilities, conceptual winding models were developed and subsequently were fabricated in a laboratory setting using electron beam melting. The investigation revealed a notable correlation between the achievable wall thickness and the focus offset. A focused electron beam, which was achieved with a focus offset of 17 mA, allowed for the production of thinner walls with reduced surface roughness. Additionally, the study highlighted that the density of the manufactured parts decreased as the hatch offset increased, particularly posing a more critical impact on smaller cross-sectional areas than larger ones. Furthermore, implementing a double-scanned contour for the hatch contributed to diminishing roughness while simultaneously increasing the maximum density to 99.6 %. Influencing the electrical conductivity of printed copper samples through heat treatment was successfully demonstrated, resulting in a conductivity of 91.7% ± 1.8% IACS post-heat treatment. / Inom ramen för denna avhandling undersöktes elektronstrålesmältningen av ren koppar i syfte att producera elektriska lindningar. Den konventionella tillverkningsprocessen av kopparlindningar undersöktes, och de potentiella fördelarna som erbjuds av designfriheten som är inneboende i elektronstrålesmältningsprocessen undersöktes. En omfattande parameterstudie genomfördes för att optimera befintliga produktionsparametrar för elektronstrålesmältning av ren koppar, med särskilt fokus på att uppnå önskade materialegenskaper lämpliga för elmotorlindningar. Dessutom, i enlighet med additiva tillverkningsmöjligheter, utvecklades konceptuella lindningsmodeller och tillverkades därefter i laboratoriemiljö med användning av elektronstrålesmältning. Undersökningen avslöjade en anmärkningsvärd korrelation mellan den möjliga väggtjockleken och fokusförskjutningen. En fokuserad elektronstråle, som uppnåddes med en fokusförskjutning på 17 mA, möjliggjorde produktion av tunnare väggar med minskad ytjämnhet. Dessutom visade studien att densiteten hos de tillverkade delarna minskade när avståndet mellan smältlinjerna ökade, vilket i synnerhet innebar en mer kritisk påverkan på mindre tvärsnittsareor än större. Dessutom bidrog implementeringen av en dubbelskannad kontur för luckan till att minska grovheten samtidigt som den maximala densiteten ökade till 99,6 %. Att påverka den elektriska ledningsförmågan hos tryckta kopparprover genom värmebehandling demonstrerades framgångsrikt, vilket resulterade i en ledningsförmåga på 91,7 % ± 1,8 % IACS efter värmebehandling.