Grazie alla capacità di produrre rapidamente parti di ricambio su richiesta, la stampa 3D aiuta gli operatori ad eseguire meglio la manutenzione dei treni e a migliorare la qualità del servizio per i passeggeri.
La collaborazione intersettoriale tra Angel Trains, DB ESG e Stratasys mira a sfruttare la stampa 3D nella risoluzione dei problemi relativi alla sostituzione delle parti obsolete nel settore ferroviario del Regno Unito. A differenza del settore automobilistico, dove i veicoli dei marchi più venduti vengono prodotti in massa in milioni l’anno, il numero di flotte nel settore ferroviario è molto ridotto al confronto, e in alcuni casi vecchio di oltre 30 anni. Questa combinazione presenta diverse sfide per gli operatori ferroviari, specialmente per quel che riguarda la manutenzione dei veicoli e la sostituzione delle parti.
“In tempi recenti, abbiamo riscontrato, tra gli operatori, una crescente preoccupazione per l’approvvigionamento di parti di ricambio per le flotte di treni più vecchi a un costo ragionevole e in un breve lasso di tempo, che si sta rilevando sempre più difficile”, spiega James Brown, Data and Performance Engineer presso Angel Trains.
“Il problema è che i metodi di produzione tradizionali rendono conveniente produrre alti volumi di pezzi di ricambio, anche se un operatore potrebbe aver bisogno di sostituire solo alcune parti obsolete del treno. Inoltre, i tempi di lavorazione possono richiedere mesi. Questo è il motivo per cui abbiamo collaborato con DB ESG e Stratasys, dimostrando come gli operatori possono superare questi ostacoli utilizzando la stampa 3D per produrre l’esatta quantità di parti di cui hanno bisogno a una frazione del tempo e del costo dei metodi tradizionali”, aggiunge.
Riduzione significativa del costo di produzione e dei tempi di lavorazione.
Tali efficienze in termini di tempo e costo sono esemplificate dal bracciolo attualmente in servizio con Chiltern Railways. Secondo Brown, il tempo di lavorazione per questa parte mediante i metodi di produzione convenzionali sarebbe di circa quattro mesi. Tuttavia, con la stampa 3D FDM Stratasys il bracciolo finale può essere prodotto in una sola settimana, con una riduzione dei tempi, dunque, di quasi il 94%. Brown ritiene che sarà possibile ottenere un risparmio del 50% per parte.
In modo simile, nel caso del maniglione, la parte di ricambio era obsoleta e l’azienda fornitrice originaria non era più operativa. Di conseguenza, per realizzare altre parti sarebbe stato necessario un nuovo strumento di produzione, con un costo fino a £ 15.000 e un tempo di lavorazione di due mesi e mezzo. Con la stampa 3D, i sette maniglioni richiesti sono stati prodotti a un costo per parte notevolmente inferiore, in tre settimane.
“Questo è un momento entusiasmante per l’industria ferroviaria del Regno Unito”, continua Brown. “Con questa tecnologia, gli operatori ferroviari possono essere molto più sensibili alla sostituzione di parti rivolte ai passeggeri che vengono danneggiate o vandalizzate. Una parte di ricambio stampata in 3D può essere prodotta su richiesta e installata immediatamente. Con la produzione a basso volume che ora è possibile realizzare, stiamo anche iniziando a esplorare come possiamo sfruttare la stampa 3D per personalizzare gli interni che si adattano meglio al pendolarismo dei passeggeri. Ad esempio, abbiamo testato gli schienali dei sedili con stampa 3D con Braille per informare il passeggero che la toilette è arretrata di dieci file da quel particolare sedile. Questo livello di personalizzazione non ha precedenti e può essere abilitato solo dalla stampa 3D, offrendo il potenziale per migliorare significativamente sia la manutenzione dei treni che l’esperienza dei passeggeri in futuro”.
DB ESG ha condotto un test completo su una gamma di materiali di stampa 3D di livello industriale per garantire la conformità, per la prima volta, delle parti stampate in 3D allo standard EN45545-2 del settore ferroviario del Regno Unito. Le parti finali sono state stampate in 3D utilizzando la Stampante 3D Fortus 450mc Production basata su FDM di Stratasys con la resina ULTEM™ 9085, certificata per gli standard relativi a fiamme, fumo e tossicità del settore ferroviario.
Martin Stevens, Direttore del reparto di ingegneria meccanica di DB ESG commenta: “Il conseguimento della certificazione rimuove un grave ostacolo che ha impedito un’implementazione più diffusa della stampa 3D tra i treni del Regno Unito. Il nostro ruolo in questo progetto è stato quello di studiare la progettazione, la produzione e la finitura delle parti FDM, verificando che le parti fossero conformi agli standard ferroviari e che funzionassero negli ambienti operativi. Abbiamo anche ottimizzato la progettazione dei componenti della produzione FDM”.
Phil Andrews, direttore tecnico ad interim presso Chiltern Railways afferma: ” Noi di Chiltern Railways siamo entusiasti di far parte di questa prova innovativa e di utilizzare parti stampate in 3D sui nostri treni. I tempi di completamento della stampa 3D sono molto più rapidi e il processo è più economico rispetto ai metodi di produzione tradizionali. Con gran parte della nostra flotta che si avvicina a 30 anni, è fondamentale poter reperire le parti di cui abbiamo bisogno il più rapidamente possibile. Questa prova contribuirà a mantenere i nostri livelli di soddisfazione dei clienti tra i più alti del settore e assicurerà che gli interni dei nostri treni siano mantenuti ai massimi standard”.
Dopo il successo, a oggi, della prova, il gruppo ha definito un processo ripetibile che produce parti conformi agli standard del settore ferroviario e adatte a essere utilizzate nei veicoli dei passeggeri. Viste le risposte positive ricevute dagli operatori ferroviari, il consorzio, composto da tre entità, prevede ora di avviare il test successivo con Great Western Railway, che pianifica di integrare i componenti stampati in 3D in una selezione dei suoi treni nei prossimi mesi.
Yann Rageul, responsabile degli account strategici dell’EMEA presso Stratasys, conclude: “Avendo dimostrato con successo la fattibilità delle parti stampate in 3D all’interno dei treni nel Regno Unito, l’impatto sulla tradizionale catena di approvvigionamento del settore ferroviario può essere trasformativo. Gli operatori ferroviari possono sradicare i problemi associati agli inventari fisici costruendo una libreria di inventari digitali che possono essere stampati in 3D come e quando ne hanno bisogno, ovunque ne abbiano bisogno e nella quantità esatta richiesta. Stiamo assistendo a una nuova era della vera produzione on demand senza sprechi”.
