3D Printing Revolutionizes the Rail Industry: Case Studies & Benefits

\n

Selama tahun terakhir, operator rel besar seperti Deutsche Bahn, Bombardier dan Angel Trains telah secara signifikan memperluas kemampuan pencetakan 3D mereka.

\n

Menurut studi EY terbaru, 16 % perusahaan logistik dan transportasi sekarang menggunakan manufaktur aditif untuk memproduksi bagian cadangan.

\n

Apa yang mendorong adopsi yang cepat ini?

\n

Dalam Application Spotlight ini, kami memeriksa kekuatan yang mendorong sektor kereta api menuju manufaktur aditif dan menyajikan kasus penggunaan yang paling menarik.

\n

Jelajahi aplikasi lain dalam seri kami:

\n

\n
• 3D Printing for Heat Exchangers
\n
• 3D Printing for Bearings
\n
• 3D Printing for Bike Manufacturing
\n
• 3D Printing for Digital Dentistry & Clear Aligner Manufacturing
\n
• 3D Printing for Medical Implants
\n
• 3D‑Printed Rockets and the Future of Spacecraft Manufacturing
\n
• 3D Printing for Footwear Manufacturing
\n
• 3D Printing for Electronic Components
\n
• 3D‑Printed Eyewear
\n
• 3D Printing for End‑Part Production
\n
• 3D Printing for Brackets
\n
• 3D Printing for Turbine Parts
\n
• How 3D Printing Enables Better‑Performing Hydraulic Components
\n
• How 3D Printing Supports Innovation in the Nuclear Power Industry
\n

\n

Mengapa perusahaan kereta api merangkul pencetakan 3D industri?

\n

Membangun kereta membutuhkan komponen yang tahan bertahun-tahun operasi. Ketika bagian gagal—terutama bagian yang diproduksi 20–30 tahun lalu—mencari pengganti dapat menjadi sulit.

\n

Banyak operator rel menghadapi lini produksi yang dihentikan atau pabrikan yang sudah tidak ada. Memproduksi bagian baru dengan metode volume tinggi konvensional seringkali tidak ekonomis, terutama ketika jumlah yang diperlukan kecil.

\n

Selain itu, setiap hari kereta berhenti menimbulkan biaya besar. Perusahaan rel oleh karena itu mencari solusi yang cepat dan hemat biaya untuk bagian yang sudah usang.

\n

Pencetakan 3D—teknologi manufaktur digital yang menghilangkan kebutuhan akan cetakan—cocok dengan kebutuhan ini dengan sempurna. Produksi bebas perkakas dapat memotong waktu lead hingga 95 % dan, ketika digabungkan dengan reverse engineering, memungkinkan rekreasi cepat desain yang hilang.

\n

Adopter awal seperti Deutsche Bahn telah mengidentifikasi daftar yang berkembang bagian yang cocok untuk manufaktur aditif, mulai dari komponen mesin kopi hingga papan Braille untuk penumpang cacat penglihatan. Potensi untuk mencetak 3D alat manufaktur—jig, fixture, dan bahkan alat yang ringan dan ergonomis—menambah insentif lebih lanjut.

\n

Teknologi pencetakan 3D yang digunakan untuk bagian kereta api

\n

Polimer mendominasi inventori pencetakan 3D sektor kereta api, dengan Fused Filament Fabrication (FFF) dan Selective Laser Sintering (SLS) yang paling umum. Proses-proses ini menggunakan termoplastik berkinerja tinggi seperti nylon dan ULTEM, yang harus memenuhi standar keselamatan kebakaran yang ketat (misalnya, Standar Rel EN 45545-2).

\n

Stratasys menawarkan nylon tahan api yang mematuhi EN 45545-2, sementara Markforged baru-baru ini meluncurkan komposit berbasis nylon tahan api yang ditujukan untuk aplikasi rel, penerbangan luar angkasa, otomotif, dan pertahanan.

\n

Pencetakan logam 3D juga semakin diminati. Selective Laser Melting (SLM) dan Metal Binder Jetting memungkinkan produksi bagian aluminium, baja, dan titanium.

\n

Aplikasi pencetakan 3D di industri kereta api

\n

Deutsche Bahn mencetak 3D bagian logam pengganti

\n

\n

Deutsche Bahn telah mengeksplorasi lebih dari 100 kasus penggunaan untuk manufaktur aditif, difokuskan pada bagian yang ketersediaannya dapat menyebabkan waktu henti hingga sebulan.

\n

Contoh yang menonjol adalah penutup bearing roda untuk lokomotif Class 294, yang diperkenalkan pada tahun 1960-an. Pengecoran tradisional akan memerlukan ukuran batch besar dan waktu lead berbulan-bulan.

\n

Menggunakan Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM), sebuah biro layanan memproduksi bagian 13 kg hanya dalam tujuh jam, secara dramatis mengurangi waktu pengiriman dan biaya.

\n

Siemens Mobility: perkakas cetak 3D

\n

\n

Di RRX Rail Service Centre, Siemens Mobility menggunakan pencetakan 3D untuk menciptakan alat pemeliharaan kompleks dan bagian cadangan.

\n

Alat kunci—salah satunya konektor untuk pemeliharaan bogie kereta—difabriksikan dengan Stratasys FDM dan ULTEM 9085. Hasilnya adalah komponen yang kuat dan berbentuk khusus yang mengganti solusi outsourcing yang mahal.

\n

Perusahaan melaporkan ketergantungan yang berkurang pada pabrikan eksternal dan biaya per unit yang lebih rendah.

\n

Eksplorasi Angel Trains terhadap pencetakan 3D

\n

\n

Angel Trains bekerjasama dengan Stratasys untuk mencetak 3D komponen interior—pengemudi, pegangan tangan, dan meja belakang kursi—secara sesuai permintaan.

\n

Produksi satu pengemudi sekarang memakan waktu satu minggu, penurunan 94% dari metode konvensional.

\n

Menggunakan ULTEM 9085, yang memenuhi Standar Rel EN 45545-2, perusahaan juga memproduksi pegangan tangan pengganti. Apa yang akan membiayai £15.000 dan memakan waktu dua setengah bulan sekarang selesai dalam tiga minggu dengan harga yang jauh lebih rendah.

\n

Melihat ke depan, Angel Trains memprototipe meja belakang kursi Braille untuk memandu penumpang ke toilet, menggambarkan bagaimana pencetakan 3D dapat meningkatkan pengalaman penumpang.

\n

Pencapaian CAF dalam pencetakan 3D

\n

\n

Sejak September 2016, produsen Spanyol CAF telah menghasilkan sekitar 2.400 bagian cetak 3D untuk kereta roll stocknya—mulai dari holder cangkir hingga dukungan pintu.

\n

CAF juga memanfaatkan pencetakan 3D skala besar untuk memproduksi komponen eksternal hingga beberapa meter, seperti bagian depan untuk tram Urbos, yang diproduksi dengan printer Super Discovery FFF dari CNC Bárcenas.

\n

“Kemampuan untuk menciptakan bagian dengan geometri kompleks tanpa cetakan secara drastis memendek waktu ke pasar,” kata pemimpin rekayasa CAF.

\n

Contoh lainnya

\n

Pemain raksasa rel lainnya mengikuti jejak. Bombardier sedang memasang printer Stratasys untuk mempercepat produksi komponen interior dan eksterior, sementara Wabtec telah berinvestasi pada sistem binder-jet H2 GE Additive, menargetkan hingga 250 komponen untuk AM.

\n

Pencetakan 3D di industri kereta api: Dampak transformatif

\n

Keuntungan manufaktur aditif jelas: turnaround cepat untuk bagian usang, biaya lebih rendah, dan kemampuan untuk merancang komponen kompleks dan ringan.

\n

Sementara banyak perusahaan masih di tahap awal, imbalan jangka panjang berjanji untuk mengubah rantai pasokan dan operasi pemeliharaan rel, memberikan manfaat nyata bagi operator dan penumpang.