Bachelor's Thesis

Topological optimization of the brake caliper

Final Thesis 3.95 MB

Author of thesis: Bc. Ondřej Fišer

Acad. year: 2024/2025

Supervisor: Ing. Lukáš Zeizinger, Ph.D.

Reviewer: Ing. Přemysl Pokorný, Ph.D.

Abstract:

This bachelor’s thesis focuses on the application of topology optimization in the design of a brake calliper, a key component of automotive braking systems. The objective of the thesis is to reduce the weight of the calliper while maintaining its mechanical strength and functional properties. The theoretical part explains the principles of topology optimization and its use in modern engineering, with emphasis on optimization methods for structural components under mechanical stress. The practical part includes an analysis of the original calliper design, followed by its optimization using specialized software. The results are compared with the initial state in terms of weight, strength, and other key parameters. The thesis demonstrates that the application of topology optimization can significantly contribute to improving calliper design efficiency, potentially leading to lighter and more efficient braking systems.

Keywords:

topology optimization, brake calliper, mechanical properties, weight, structural analysis

Date of defence

12.06.2025

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaAznamka

Grading

A

Process of defence

Student prezentoval svou závěrečnou práci a odpověděl na otázky vedoucího i oponenta. Dále odpovídal na dotazy členů zkušební komise a to následovně: Kolik fotografií brzdového třmenu bylo použito? - odpověděl Ovlivní odvzdušňovací otvor pevnostní podmínky? - odpověděl Použité materiály a jejich aplikace. - odpověděl

Language of thesis

Czech

Faculty

Fakulta strojního inženýrství

Department

Institute of Automotive Engineering

Study programme

Engineering (B-STR-P)

Specialization

Machine and Equipment Construction (SSZ)

Composition of Committee

doc. Ing. Robert Brázda, Ph.D. (předseda)
prof. Ing. Miroslav Rousek, CSc. (místopředseda)
Ing. Přemysl Pokorný, Ph.D. (člen)
Ing. Lukáš Zeizinger, Ph.D. (člen)
Ing. Jiří Hloska, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
Ing. Lukáš Zeizinger, Ph.D.

Práce se věnuje aplikaci topologické optimalizace na návrh brzdového třmenu osobního automobilu, s cílem snížit jeho hmotnost při zachování požadovaných mechanických vlastností. Rešeršní část je odborně zpracovaná a přehledná, zahrnuje jak teoretické metody optimalizace, tak technické pozadí brzdových systémů. Praktická část obsahuje návrh a provedení optimalizace pomocí simulačních nástrojů (ANSYS, Apex Generative Design), s následným srovnáním výsledků a interpretací z hlediska pevnosti i tepelné zátěže.

Práce je přehledná, věcně přesná a dobře strukturovaná. Ocenit lze rovněž použití numerické simulace (strukturní a termální analýza v ANSYS). Zadání bylo splněno po technické i formální stránce.

Práce neobsahuje žádné podstatné nedostatky. Drobným formálním nedostatkem je pravděpodobná chyba v očíslování obrázků, která se dále řetězí. Tato chyba snižuje přehlednost, nicméně nemá vliv na odbornou úroveň zpracování.

Předložená práce má i přes některé drobné formální nedostatky celkově vynikající úroveň a je plně v souladu se zadáním. Pan Ondřej Fišer prokázal ve své bakalářské práci odpovídající zkušenosti a znalosti studovaného oboru a tím i schopnost budoucí samostatné práce či pokračování v dalším stupni vysokoškolského studia a doporučuji tuto práci k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosažené výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti A
Grafická, stylistická úprava a pravopis B
Práce s literaturou včetně citací A
Samostatnost studenta při zpracování tématu A

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Přemysl Pokorný, Ph.D.

Ve své závěrečné práci student věnuje topologické optimalizaci brzdového třmenu. Rešeršní část přehledně popisuje metody optimalizace i problematiku brzdových třmenů a brzdných systémů. Stěžejní část práce popisuje vlastní optimalizaci s využitím simulačních prostředí (ANSYS, Apex Generative Design).
Práce je zpracována velmi pečlivě, přesto se v ní autor dopustil jistého pochybení. V kapitole 2.5.3 nesou dva obrázky stejné číslo v důsledku čehož nesedí následující odkazy v textu.
Celkově má práce velmi solidní úroveň a zcela splňuje požadavky zadání. Pan Ondřej Fišer ve své práci prokázal odpovídající znalosti studovaného oboru a schopnost budoucí samostatné práce či pokračování v dalším stupni vysokoškolského studia. Práci doporučuji k obhajobě.
Evaluation criteria Grade
Splnění požadavků a cílů zadání A
Postup a rozsah řešení, adekvátnost použitých metod A
Vlastní přínos a originalita A
Schopnost interpretovat dosaž. výsledky a vyvozovat z nich závěry A
Využitelnost výsledků v praxi nebo teorii A
Logické uspořádání práce a formální náležitosti B
Grafická, stylistická úprava a pravopis A
Práce s literaturou včetně citací A
Topics for thesis defence:
  1. Dokáže analýza na modelu využívajícím symetrii pokrýt veškeré myslitelné zatěžovací stavy?

Grade proposed by reviewer: A

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová