铁路行业核心的 3D 打印应用

3D打印出现在许多领域，也正在铁路行业制造新闻。该技术为该行业的参与者提供了许多优势，特别是在速度和生产成本方面。无论是设计扶手、座椅还是火车的其他部件，增材制造在许多情况下都被证明是一种非常可行的替代方案。为了更好地了解 3D 打印在铁路领域的不同用途，3Dnatives 今天提议回顾一下业内一些最杰出的项目。

用于火车维护的增材制造

您可能已经听说过法国铁路行业的主要参与者 SNCF。这家上市公司已将增材制造整合到其活动中，以更快地设计备件，从而避免长时间停机。SNCF 设备总监 Bruno Langlois 解释说：“为确保列车可用性，SNCF 必须能够在当天更换有缺陷的部件。然而，由于火车由大量零件组成，我们必须管理大量库存。借助增材制造，我们可以通过根据需要制造零件来减少它。”2021 年，SNCF 宣布集成 3YOURMIND 软件，以识别和鉴定可 3D 打印的备件。当时，该解决方案在 30,000 多个备件中确定了 10.3% 可以使用 AM 制造的 3D 打印部件，并将交付时间缩短了 85%，此后的统计数据肯定有所增加。

阿尔斯通和备件的 3D 打印

2016 年，阿尔斯通推出了“未来工业”计划，增材制造肯定在其中发挥了作用。该集团确实相信 3D 技术在铁路部门的附加价值，尤其是在获得灵活性和减少停机时间方面，这些停机时间可能会造成巨大的经济损失。2021 年，这家法国公司提出了关于有轨电车的具体案例研究，更准确地说是针对阿尔及利亚的 Setif 网络。由于其 3D 打印中心，阿尔斯通能够设计出由 TPU 92A 制成的排水塞，以防止前灯破裂。在 48 小时内打印了十几个零件，将固定成本降低了 80%。通常，需要 45 天才能收到更换零件。

Polgar 和 3D 打印座椅原型

作为汽车行业的零部件制造商，Polgar 还为火车设计了一些零部件。使用 Omni3D 的 Factory 2.0 工业 3D 打印机，并与扫描公司 Metris 3D 合作，Polgar 已经 3D 打印了原型座椅。该公司表示，它显着降低了原型制作成本，节省了 370,000 欧元，即成本的 90%。Polgar 补充说，它能够在短短三周内完成该部分，而传统方法需要 16 周。为了设计相对较大的部分，座椅在组装之前被打印在不同的组件中。

Renfe 3D 打印备件

Renfe 是西班牙领先的铁路运输公司，它拥有一个制造和维护部门，该部门集成了一系列用于开发备件的 3D 技术。该试点中心位于马德里，将一个区域与聚合物 3D 打印设备、一个专门用于后处理的区域和另一个区域与 3D 扫描和逆向工程解决方案相结合。这些新技术的整合应该使 Renfe 能够创建备件以及小批量和短系列订单。与其他传统方法相比，他们能够观察到的好处之一是在制造零件时节省了成本和时间。这种采用是他们将目前市场上最先进的方法整合到他们的业务中的目标的一部分。

Run2Rail 项目

欧洲 Run2Rail 项目于 2018 年启动，由哈德斯菲尔德大学铁路研究所 (IRR) 的 Simon Iwnicki 教授领导，旨在改变火车制造流程。为此，研究人员希望使用 3D 打印和碳纤维来设计更轻、更安全、更安静的火车。由于所使用的复合材料和技术，参与该项目的人相信他们将能够制造具有复杂几何形状的零件，重量减轻但强度增加。例如，Simon Iwnicki 教授解释说，3D 打印将使制造小型部件成为可能，例如轴箱或轴承零件。Run2Rail 汇集了不少于 15 个欧洲合作伙伴，还旨在减少欧洲铁路行业的生态足迹。

Angel Trains 与 Stratasys 合作

英国火车租赁专家Angel Trains与 ESG Rail 和 Stratasys 合作设计了一些专门用于火车内部的部件。使用 3D 技术，合作伙伴希望改变铁路行业并提供更快、更重要的是更便宜的制造解决方案。目前，项目成员已经使用 Stratasys FDM 打印机设计了扶手、把手和折叠架。至于使用的材料，Angel Trains 表示使用了美国制造商的 Antero 800 NA 灯丝，这是一种由 PEKK 制成的材料，比传统的热塑性塑料具有更好的性能。

英国高速铁路网 HS2 使用混凝土 3D 打印

HS2 _自 2012 年以来一直在英国开发。它被认为是一种不仅可以改善该国基础设施的方式，还可以为旅行者提供更环保的选择。考虑到最后一点，减少环境缺陷和成本一直是该项目的推动力。出于这个原因，伦敦隧道承包商 SCS JV (Skanska Costain STRABAG Joint Venture) 已转向混凝土 3D 打印来实现其建造这条铁路的目标。使用“Printfrastructure”技术（使用 3D 混凝土打印工艺并添加石墨烯以增加强度），SCS JV 计划使用计算机操作的机器人打印混凝土，以便他们在现场制作结构。

NS 进入 3D 技术世界

3D 打印在铁路领域的另一个应用是在荷兰，特别是 Nederlandse Spoorwegen (NS) 公司，该公司宣布为其火车的 20 个部件进行 3D 打印。它不仅专注于增材制造，还采用了其他类型的技术，例如 3D 扫描仪和数字化。据 NS 称，他们已经能够制造复杂且难以复制的零件，例如仪表板框架。为此，他们对旧模型进行 3D 扫描，然后使用增材制造创建新组件。NS 的这种集成有助于显着减少制造时间和维护过程。

庞巴迪运输公司与 Stratasys 的合作伙伴关系

庞巴迪运输公司是世界知名的轨道车辆制造公司。凭借其在铁路领域的核心业务，这家总部位于德国的公司与 3D 打印领域的领先公司之一 Stratasys 合作已有一段时间。Stratasys 以其在增材制造领域的大规模解决方案而闻名，现在它使 Bombardier Transportation 能够生产各种原型、工具以及火车和有轨电车的最终零件——所有这些都来自 3D 打印机！由于使用了增材制造，庞巴迪运输公司尤其可以在成本和时间效率方面受益。Stratasys F900 3D 打印机的打印体积为 914 x 610 x 914 毫米，特别适合 Bombardier Transportation 的 3D 打印风管、保护外壳和电缆桥架。

Mobility Goes Additive 使 3D 打印民主化

总部位于柏林的 Mobility Goes Additive (MGA) 多年来一直专注于增材制造。MGA 的目标很明确：使 3D 打印在铁路部门和整个交通部门的使用民主化。它已经能够庆祝巨大的成功，例如在 2019 年，当铁路部门的第一个 3D 打印组件获得批准时，这是一个与安全相关的部分。具体来说，这是一种由金属制成的制动悬架，现在在汉堡的地铁中使用。对于成立于 2017 年的 MGA，制动组件的批准得益于与众多合作伙伴的合作：西门子交通、德国铁路公司和弗劳恩霍夫研究所。最后，在最终批准 3D 打印部件之前，TÜV 还进行了必要的质量保证——并通过了！

Union Pacific 集成 3D 打印

与许多其他大陆，特别是欧洲和亚洲不同，商业铁路运输在美国并不那么突出。话虽如此，铁路仍然穿越美国，主要用于货运，在美国经济中发挥着关键作用。联合太平洋 (UP) 是第二长的，有 8300 辆机车超过 32,300 英里（51,800 公里），覆盖 23 个州。早在 2013 年，该公司就开始转向增材制造，以帮助使机车运营更安全、更高效。虽然他们没有透露使用了哪些 3D 打印技术，但显然该公司已将 3D 打印广泛用于原型制作。

CAF 将增材制造用于火车部件

RL Components 是 CAF Manufacturing 的子公司，CAF Manufacturing 是一家致力于制造火车和铁路设备的西班牙公司。几年前，他们开发了第一辆集成了一系列 3D 打印前端组件的轻轨车辆。该项目与萨拉戈萨有轨电车一起进行，涉及为 CAF Urbos 车辆设计和制造零件。为此，他们使用了先进聚合物的 3D 打印，这些聚合物符合最严格的铁路行业关于火灾和烟雾的规定。此外，该技术在备件供应方面被视为具有竞争力的替代方案。值得一提的是，RL Components 还能够使用 3D 扫描开发备件的逆向工程。

Siemens Mobility Services 和 Fortus 450mc

西门子移动服务自 2020 年以来一直依赖 3D 打印服务。从第一天开始，它就一直使用 Stratasys 开发的 Fortus 450mc 3D 打印机进行铁路行业的创新制造。Siemens Mobility Service 进行投资的原因很明确：通过增材制造，该公司希望能够在重要部件的生产及其维护方面更加灵活高效。特别是，某些火车模型和相关备件在某些情况下不再生产，这使得维修工作变得更加困难。为了确保不仅可以制造零件，而且还可以进行有利可图的交易，3D 打印提供了一个主要优势。

德国铁路公司选择增材制造

最迟自从收购和大量使用大幅面 3D 打印机以来，德国铁路始终与时俱进的事实已经变得清晰起来。这家德国垄断公司主要使用增材制造来维护其列车，以提高效率和速度。因此，除了用于火车维修的工具外，个别零件，即由塑料制成的精确备件，已经在使用 3D 打印机生产。德国铁路公司早在 2021 年就表示将利用关键技术，因为这将使他们能够在现场拥有必要的备件库存，而不管供应链问题和原材料短缺。此外，德国铁路公司表示，在其铁路行业使用增材制造也会更快。

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