目前,3D打印技术已经在很多行业都有应用,在火车、地铁等轨道交通领域,3D打印也有多种应用,比如设计扶手、座椅时用于制造原型样件,在火车、地铁维修时,用于制造零件等等。下面就来盘点下3D打印技术在轨道交通领域的应用。
火车维护
法国国家铁路公司(SNCF)已经将3D打印技术整合到了日常的火车维护中,设备总监布鲁诺-朗格卢瓦(Bruno Langlois)解释说:“为确保列车能够正常运营,我们必须在当天更换掉有缺陷的部件。由于火车由大量零件组成,导致我们必须管理大量的库存。去年我们集成了3YOURMIND 软件,筛选了可3D打印的备件。我们常规的备件大概有30000多个,当时确定了10.3%的零件。目前,这个数量还在增加中。”
2016年,阿尔斯通提出了其"未来工业 "计划,将3D打印技术应用于有轨电车的停机维护就是这项计划的核心之一。比如在阿尔及利亚,他们用TPU92A(材料)为有轨电车3D打印了排水塞,以防止车头灯破裂。这十几个零件,只花了48小时就完全打印出来了。以前如果没有备件的话,需要订货,往往需要45天左右才能收到新的零件。
西班牙铁路运营公司Renfe的维修部门也整合了3D打印技术,应用制造备件。他们在马德里建立了一个试验中心,配备了3D扫描仪和3D打印机,通过逆向工程和3D打印结合的方式制作备件。经过对比这种方法可以节约时间和成本。
原型设计
Polgar是一家零件制造公司,为汽车设计制造零件,也为火车设计一些零部件。他们和扫描公司Metris 3D合作,设计并3D打印了一个座椅(样件)。他们表示,通过3D打印,他们大幅度节约了样件制作成本,大概为37万欧元。而且还缩短了研发时间,通过3D打印,他们在三周内就制作好了座椅部件,而传统方法大概需要16周。
欧洲的Run2Rail项目于2018年启动,由哈德斯菲尔德大学铁路研究所(IRR)的西蒙-尤尼奇(SimonIwnicki)教授领导,旨在通过改变火车制造工艺,让火车更轻、更安全、更安静。于是,研究团队对火车的一些部件进行了拓扑优化,通过采用复杂的几何形状来减轻重量,提升强度。西蒙教授表示,用3D打印技术制造一些小型零件完全是可行的,比如轴箱或轴承部件。虽然在批量生产时,3D打印这些零件的成本更高,但是如果考虑到未来长时间的应用成本,3D打印的零件综合成本更低。
小批量生产
英国火车租赁公司Angel Trains和ESGRail、Stratasys合作,设计了一些用于火车内部的零件,都可以通过3D打印技术来生产制造。由于需要的数量不多,3D打印对于他们来说是一种更快、更便宜的制造方案。目前,他们已经3D打印了扶手、把手和折叠架等零件,使用的材料为PEKK,具有很好的机械性能。
荷兰的Nederlandse Spoorwegen(NS)也启用了3D打印技术,目前使用3D打印技术生产的零件已经有20多种了。除了3D打印,他们还配备了3D扫描仪。NS表示,现在一些复杂的部件他们也能够通过3D打印技术来生产,比如仪表板框架。通过3D打印,他们能够缩短制造时间,也便于未来的维护。
庞巴迪运输公司是世界知名的轨道车辆制造公司,目前他们已经和Stratasys合作了一段时间,3D打印了各种原型样件、工具和最终使用的部件。其中最终使用的零件有空气管道、保护壳和电缆盘,此外还有一些特别定制的部件。
德国的Mobility Goes Additive(MGA)几年来一直专注于3D打印,他们的目标很明确:让铁路部门可以很方便地自行3D打印各种零部件。2019年,他们研发的刹车悬架通过了认证,目前已经在汉堡的一条地铁中使用。
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