Druk 3D staje się powszechny w wielu zastosowaniach przemysłowych, a produkcja taboru kolejowego nie jest wyjątkiem. Podobnie jak w innych branżach, nowe możliwości są nadal badane, dzięki czemu produkcja addytywna staje się coraz bardziej realną alternatywą do dotychczasowych metod wytwarzania.
Podróżujący w okresie świątecznym koleją mogą trafić na tabor od firmy CAF – znanego do tej pory przede wszystkim z produkcji pociągów (w tym tych szybkich dla kolei hiszpańskich) i tramwajów, dostawcy kompleksowych rozwiązań dla kolei – infrastruktury, sygnalizacji i usług (utrzymania, remontów, finansowania) w oparciu miedzy innymi o druk 3D w technologii HP Multi Jet Fusion.
Hiszpański koncern w 2018 roku został głównym inwestorem polskiego Solarisa kontynuując pracę nad redukcją spalin, hałasu i zatłoczenia w miastach. Chcą być liderem w zakresie kompleksowych rozwiązań dla miast i regionów, oferując poza transportem szynowym także rozwiązania z zakresu elektromobilności. Solaris jest jednym z czołowych producentów autobusów elektrycznych w Europie i największym europejskim producentem trolejbusów, a CAF pracuje nad ofertą autobusu miejskiego od 2013 roku. Wspólnie chcą zidentyfikować obszary, w których części metalowe, nadają się do zastąpienia częściami z tworzywa sztucznego i mogą być wykonane w technologii HP Multi Jet Fusion, co przełoży się na zmniejszenie zużycia paliwa w pojazdach i emisji spalin.
Prototyp obudowy do balisy, która jest elementem odpowiadającym za komunikację z przejeżdżającymi pociągami i przekazywanie sygnałów do kabiny maszynisty – druk HP MJF
Wzmocnienie konstrukcji drzwi pociągowych.
Obecnie CAF w produkuje technologii HP Multi Jet Fusion podparcie konstrukcji drzwi pociągu. Części zostały przetestowane i zasymulowane zgodnie z ich aktualnymi wymaganiami mechanicznymi przy użyciu analizy elementów skończonych (FEA). Analiza statyczna strukturalna MES części zidentyfikowała obszary, które należy wzmocnić za pomocą nowego projektu.
Inżynierowie CAF rozpoczęli iteracyjny proces przeprojektowania i cyfrowej symulacji poprzez wzmocnienie lub usztywnienie słabych obszarów za pomocą wypełniaczy lub innej geometrii dla uzyskania poprawy wytrzymałości.
Elementy usprawniane dzięki zastosowaniu technologii MJF – lewy dolny róg zdjęcia
Krok 1: Zidentyfikowanie części metalowej, która może zostać zastąpiona lżejszą z tworzywa sztucznego.
Krok 2: Analiza oryginalnej części bez zmiany geometrii lub kształtu. Komponent nie spełniał oczekiwań mechanicznych, dlatego zaproponowano nowe rozwiązanie zakładające zmiany geometrii.
Krok 3: Pierwsza sugerowana modyfikacja geometrii, która obejmowała wprowadzenie dodatkowej wewnętrznej struktury w celu wzmocnienia części w testach FEA „odpadła” i należało znaleźć inne rozwiązanie.
Krok 4: Druga iteracja integruje fibrę zamiast wewnętrznego wypełniacza w celu wzmocnienia słabszego obszaru. Wyniki FEA pokazują akceptowalną wydajność części, która spełnia wymagania mechaniczne.
W rezultacie wydrukowany z materiału PA 12 na HP Jet Fusion 580 3D komponent ma akceptowalną wydajność, spełniającą wymagania mechaniczne.
Przyszłość transportu publicznego
W 2018 roku po raz pierwszy RL Components, spółka zależna CAF, zaprezentowała front tramwaju wyprodukowanego przy użyciu wytwarzania przyrostowego. Interfejs zamontowany w tramwaju Urbos w magazynie Tranvía de Zaragoza został opracowany we współpracy z CAF Digital & Design Solutions.
Chociaż wytwarzanie addytywne nie jest niczym nowym w CAF, fronton symbolizuje zmianę z zastosowania procesu dla małych komponentów na większe części. Od września 2016 r. Firma CAF wyprodukowała przyrostowo około 2 400 elementów wykorzystywanych w swoim taborze. RL Components wytwarza części zamienne korzystając z technologii HP Multi Jet Fusion. Mniejsze elementy dotychczas wytwarzane to uchwyty na kubki, wsporniki radia, ramy okienne, pokrywy wycieraczek i wsporniki drzwi.
Uchwyty na kubki drukowane w technologii MJF
Cyfrowa transformacja
Szef ds. Rozwoju i strategii CAF Jose Francisco Molinero Reyes twierdzi, że chociaż nie ma „rozstrzygających danych” na temat ogólnych oszczędności kosztów spowodowanych drukiem 3D, w niektórych przypadkach może to wynieść 50% w porównaniu z tradycyjnymi metodami produkcji.
Ważniejsza korzyść, jak mówi, wynika z krótszego czasu wprowadzenia na rynek, który można skrócić do kilku tygodni. W przypadku uchwytu na kubek czas został skrócony z jednego miesiąca do jednego tygodnia. Ponadto możliwe są mniejsze serie produkcyjne.
Kolejny przykład elementu konstrukcji drzwi drukowany w technologii MJF
Inne ważne korzyści obejmują możliwość projektowania i produkcji części o różnych wymiarach bez potrzeby stosowania form. Umożliwia to uwzględnienie modyfikacji w procesie produkcyjnym w czasie rzeczywistym.
Czy w Krakowie, podobnie jak w Barcelonie i Lizbonie, zaczniemy wkrótce jeździć tramwajami wyprodukowanymi w znacznej części w technologii HP MJF, która optymalizuje produkcję pojazdów w CAF?
HP3D.pl – dystrybutor technologii HP Multi Jet Fusion w Polsce, którego siedziba znajduje się w Krakowie, liczy że rodzinne miasto nadal będzie walczyć ze smogiem, a druk 3D znacząco w tym pomoże.