使用Stratasys铁路工业解决方案在客运列车上部署3D打印部件

Angel Trains成立于1994年，是英国铁路行业领先的轨道车辆供应商，为英国客运服务运营商融资并提供高品质列车。每年它都在创新解决方案上进行重大投资，以实现英国火车车队的现代化和改进。该公司面临的最大挑战之一是寻找替代传统零部件供应链的方法，该供应链难以应对日益增长的需求。 
 

与汽车行业不同，每年大量生产数百万辆汽车，铁路行业的车队数量相对来说非常少，在某些情况下可使用超过30年。这种组合给列车运营商带来了诸多挑战，特别是在车辆维护和部件更换方面。

Angel Trains的数据和性能工程师JamesBrown解释说:"最近，我们发现运营商越来越担心，以合理的成本在短时间内为旧列车车队采购更换部件越来越困难。“问题在于，传统的制造方法只能使生产大量备件具有成本效益，即使运营商可能只需要更换几个过时的列车部件。交期也可能需要几个月的时间，使问题进一步恶化。

因此，Angel Trains与工程咨询公司 DBESG 和 Stratasys 合作，向列车运营商展示了他们如何通过3D打印更少数量的部件来克服这些障碍，而所需时间和成本仅为传统方法的一小部分。这一跨行业合作很快促成了首个3D打印部件在英国运营的客运列车中的部署。其中包括四个乘客扶手和七个扶手，安装在奇尔顿铁路的火车上。

 

Chiltern Railways 列车上的3D打印扶手——生产速度比传统制造方法快94%


显著节省生产成本和交货时间
 

Stratasys的轨道工业解决方案包括轨道合格材料和生产级 FDM 3D打印。这使得Angel Trains在部件更换方面实现了时间和成本的有效性，Chiltern Railways 列车上的扶手安装就是一个很好的证明。

 
“过时的替换部件可以按需3D打印并立即安装，使运营商能够更好地维护其列车，并使车辆更快地恢复服务，从而提高对乘客的服务质量。”

James Brown

数据和性能工程师，Angel Trains
 



使用传统制造的这一部分的交货期大约为四个月。然而，据Brown介绍，借助Stratasys的铁路行业解决方案，最终扶手可在一周内生产完成，这意味着交付周期缩短了近94%Brown还认为，每个零件的成本节省高达50%是可以实现的。


同样，在座椅扶手的情况下，更换部件已经过时，原来的供应商已不再运作。为了制造新的握把，需要一个新的制造工具，成本高达15,000英镑，预计交货时间为两个半月。借助铁路行业解决方案，扶手手柄在短短三周内就完成了生产，并且显著降低了每个零件的成本。


布朗说:“这对英国铁路行业来说是一个激动人心的时刻。“随着Stratasys 的铁路行业解决方案，列车运营商可以更迅速地更换损坏或破坏的面向乘客的部件。过时的替换部件可以按需3D打印并立即安装，使运营商能够更快地恢复车辆服务，更好地维护他们的火车一一提高乘客的服务质量。

获得零件认证


为了克服在客运列车上使用3D打印部件的认证挑战，DBESG 对一系列工业级3D打印材料进行了全面测试。最终零件使用Stratasys Fortus 450mc 3D打印机及ultem 9085材料进行3D打印制作。

高精度的生产打印机具有大型加热构建腔，因此零件符合严格的公差和行业的可重复性要求，以及允许在一次运行中打印大型单个零件或多个较小的零件。去年，ULTEM 9085通过了铁路行业防火、烟雾和毒性标准EN45545-2的认证，这是铁路行业的第一个标准。

DBESG 机械工程经理 Martin Stevens 评论道:“获得这一认证消除了阻碍3D打印在列车上广泛应用的主要障碍。我们在这个项目中的角色是调查使用Stratasys FDM技术生产的零件的设计，生产和精加工，验证零件是否符合铁路标准，并检查它们是否在操作环境中工作。我们还优化了FDM制造的组件设计。”

进一步改善乘客体验


随着小批量生产的实现，天使列车已经在探索如何能够利用铁路行业解决方案定制更适合乘客通勤的内饰。


布朗说:“我们测试了带有盲文的3D打印座椅靠背桌，告知乘客厕所在该座位的后排。”这种程度的定制是前所未有的，只有3D打印才能实现，未来有望显著改善乘客体验。


在奇尔特恩铁路公司的试验成功后，该集团为未来的项目建立了一个可重复的流程，生产符合铁路行业标准的部件，适用于乘用车。在列车运营商的积极响应下，三方联盟将与另一家列车运营商一起将3D打印部件的部署扩展到英国客运列车上，这是旨在改变铁路生产的最新试验。