3D打印已廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，本文主要回顧增材制造技術(shù)在鐵路行業(yè)的應(yīng)用。3D打印制造技術(shù)有很多優(yōu)勢(shì)，特別是在速度和生產(chǎn)成本方面。無(wú)論是為火車設(shè)計(jì)扶手、座椅還是其他部件，增材制造在許多情況下都被證明是一種非常可行的替代傳統(tǒng)制造的方案。為了更好地了解3D打印在鐵路領(lǐng)域的不同用途，讓我們回顧一下鐵路行業(yè)中一些利用增材制造技術(shù)的最杰出的項(xiàng)目。
SNCF：3D打印備件減少庫(kù)存
法國(guó)鐵路行業(yè)的主要參與者SNCF（法國(guó)國(guó)家鐵路公司）已將增材制造運(yùn)用到日常的生產(chǎn)制造中，能夠更快地設(shè)計(jì)備件，避免長(zhǎng)時(shí)間停運(yùn)。SNCF設(shè)備總監(jiān)Bruno Langlois解釋說(shuō)：“為確保列車可用性，SNCF必須能夠在同一天更換有缺陷的部件。然而，由于列車由大量零件組成，我們必須管理大量庫(kù)存。借助增材制造，我們可以根據(jù)需要制造零件減少庫(kù)存。”2021年，SNCF宣布集成3YOURMIND軟件，可以識(shí)別和鑒定能夠3D打印的備件。利用此軟件SNCF在30,000多個(gè)備件中確定了可以使用AM制造的10.3%的3D打印部件，并將交付時(shí)間縮短了85%。
Alstom（阿爾斯通）：3D打印備件
●Alstom，是一家大型的法國(guó)公司，總部位于法國(guó)巴黎附近，其主要業(yè)務(wù)為電力及軌道交通基礎(chǔ)設(shè)施。
2016年，Alstom推出了“未來(lái)工業(yè)”計(jì)劃，增材制造在其中發(fā)揮了主要作用。Alstom相信3D技術(shù)在鐵路行業(yè)一定會(huì)產(chǎn)生額外的價(jià)值，特別是在獲得靈活性和減少可能造成重大財(cái)務(wù)損失的停運(yùn)方面。2021年，Alstom提出了關(guān)于電車軌道的具體案例研究，利用3D打印設(shè)計(jì)出由TPU 92A制成的排水塞，防止前燈破裂。在48小時(shí)內(nèi)打印了十幾個(gè)零件，將固定成本降低了80%。（通常，需要45天才能收到更換零件）
△通過(guò)利用 3D 打印，Alstom可以使用靈活且堅(jiān)固的材料更快地進(jìn)行設(shè)計(jì)（圖片來(lái)源：Alstom）
POLGAR KFT：3D打印座椅原型
●POLGARKFT：匈牙利汽車零部件制造商
作為汽車行業(yè)的零部件制造商，Polgar為火車設(shè)計(jì)了一些零部件。它使用Omni3D的Factory 2.0工業(yè)3D打印機(jī)，并與公司Metris 3D合作，Polgar 3D打印了原型座椅。該公司表示，它顯著降低了原型制作成本，節(jié)省了370,000歐元，即成本的90%。Polgar補(bǔ)充說(shuō)，它能夠在短短三周內(nèi)完成該部分，而傳統(tǒng)方法需要16周。為了設(shè)計(jì)相對(duì)較大的部分，座椅在組裝之前被打印在不同的組件中。
△3D打印座椅的原型（照片來(lái)源：Polgar）
Renfe：3D打印備件
●Renfe是西班牙國(guó)有主要鐵路運(yùn)行商,可提供包括地區(qū)鐵路運(yùn)營(yíng)和高速城際列車在內(nèi)的各級(jí)鐵路運(yùn)營(yíng)。
Renfe是西班牙領(lǐng)先的鐵路運(yùn)輸公司，它擁有一個(gè)制造和維護(hù)部門，該部門集成了一系列用于開發(fā)備件的3D技術(shù)。這些新技術(shù)的整合應(yīng)該使Renfe能夠制造備件以及小批量和快速交付訂單。與其他傳統(tǒng)方法相比，增材制造的優(yōu)勢(shì)是在制造零件時(shí)節(jié)省了成本和時(shí)間，這也是他們將目前市場(chǎng)上最先進(jìn)的方法整合到他們的業(yè)務(wù)中的目標(biāo)的一部分。
△位于馬德里的試點(diǎn)中心（圖片來(lái)源：Renfe）
Run2Rail 項(xiàng)目
歐洲Run2Rail項(xiàng)目于2018年啟動(dòng)，由University of Huddersfield（哈德斯菲爾德大學(xué)）鐵路研究所(IRR)的Simon Iwnicki教授領(lǐng)導(dǎo)，旨在改變火車制造流程。研究人員希望使用3D打印和碳纖維來(lái)設(shè)計(jì)更輕、更安全、更安靜的火車。由于所使用的復(fù)合材料和技術(shù)，參與該項(xiàng)目的人相信他們將能夠制造具有復(fù)雜幾何形狀的零件，達(dá)到重量減輕但強(qiáng)度增加的目的。Simon Iwnicki教授解釋說(shuō)，3D打印將使制造小型部件成為可能，例如軸箱或軸承零件。Run2Rail匯集了不少于15個(gè)歐洲合作伙伴，同時(shí)也希望減少歐洲鐵路行業(yè)的生態(tài)足跡。
Angel Trains與Stratasys合作
●Angel Trains是一家貨物和客運(yùn)車輛提供商，服務(wù)于英國(guó)和歐洲大陸市場(chǎng)。
英國(guó)火車租賃專家AngelTrains與ESG Rail和Stratasys合作設(shè)計(jì)了一些專門用于火車內(nèi)部的部件。他們希望通過(guò)3D打印技術(shù)改變鐵路行業(yè)并提供更快、更重要且更經(jīng)濟(jì)的制造方法。目前，項(xiàng)目成員已經(jīng)使用Stratasys FD 打印機(jī)設(shè)計(jì)了扶手、把手和折疊架。AngelTrains表示他們使用了美國(guó)制造商Antero 800 NA燈絲，這是一種由PEKK制成的材料，比傳統(tǒng)的熱塑性塑料具有更好的性能。
△3D打印平板電腦（圖片來(lái)源：Angel Trains）
HS2使用混凝土3D 打印
●英國(guó)高速鐵路2號(hào)（HighSpeed 2）即英國(guó)HS2工程，是英國(guó)政府于2012年1月8日批準(zhǔn)的一項(xiàng)高鐵工程，首期投資達(dá)到320億英鎊，預(yù)計(jì)2033年全線投入運(yùn)營(yíng)。
HS2被認(rèn)為是一種不僅可以改善英國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施的方式，還可以為旅行者提供更環(huán)保的交通選擇。減少環(huán)境污染和減少制造成本一直是該項(xiàng)目的目標(biāo)。出倫敦隧道承包商SCS JV(Skanska Costain STRABAG Joint Venture)已使用混凝土3D打印來(lái)實(shí)現(xiàn)其建造這條鐵路的上述目標(biāo)。SCS JV計(jì)劃使用計(jì)算機(jī)操作的機(jī)器人打印混凝土，能夠在現(xiàn)場(chǎng)制作所需結(jié)構(gòu)。
△HS2完成后的外觀（圖片來(lái)源：HS2 Ltd）
NS進(jìn)入3D技術(shù)世界
●NS是荷蘭主要的鐵路公司，負(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng)荷蘭的鐵路系統(tǒng)。
Nederlandse Spoorwegen (NS)公司宣布為火車的20個(gè)部件進(jìn)行3D打印。它不僅專注于增材制造，還采用了其他類型的技術(shù)，例如3D掃描儀和數(shù)字化。NS稱，他們已經(jīng)能夠制造復(fù)雜且難以復(fù)制的零件，例如儀表板框架。他們對(duì)舊模型進(jìn)行3D掃描，然后使用增材制造創(chuàng)建新組件。NS 這種集成有助于顯著減少制造時(shí)間和維護(hù)過(guò)程。
△3D打印部件示例（圖片來(lái)源：Nederlandse Spoorwegen）
Bombardier Transportation與Stratasys的合作伙伴關(guān)系
●龐巴迪運(yùn)輸（Bombardier Transportation）是龐巴迪公司集團(tuán)的子公司之一，負(fù)責(zé)供應(yīng)鐵路設(shè)備，也是全球最大的鐵路設(shè)備制造及服務(wù)公司。
Bombardier Transportation是世界知名的軌道車輛制造公司。，這家總部位于德國(guó)的公司與 3D打印領(lǐng)域的領(lǐng)先公司之一Stratasys合作已有一段時(shí)間。Stratasys使Bombardier Transportation能夠生產(chǎn)各種原型、工具以及火車和有軌電車的最終零件——所有這些都來(lái)自3D打印機(jī)！由于使用了增材制造，Bombardier Transportation可以減少成本并提高時(shí)間效率。StratasysF900 3D打印機(jī)的打印體積為914x610x914mm特別適合Bombardier Transportation的3D打印風(fēng)管、保護(hù)外殼和電纜橋架。
△BombardierTransportation正在通過(guò)使用Stratasys F900進(jìn)行制造。（圖片來(lái)源：Bombardier Transportation）
Mobility Goes Additive 自由應(yīng)用3D打印
●Mobility goes Additive（MGA）是德國(guó)的一家公司，可為運(yùn)輸業(yè)提供3D打印部件。
總部位于柏林的Mobility Goes Additive (MGA)多年來(lái)一直專注于增材制造。MGA的目標(biāo)很明確：使3D打印在鐵路部門和整個(gè)交通部門的使用民主化。在2019年，鐵路部門的第一個(gè)3D打印組件獲得批準(zhǔn)。具體來(lái)說(shuō)，這是一種由金屬制成的制動(dòng)懸架，現(xiàn)在在Hamburg的地鐵中使用。對(duì)于成立于2017年的MGA，制動(dòng)組件的批準(zhǔn)得益于與眾多合作伙伴的合作：西門子交通、德國(guó)鐵路公司和弗勞恩霍夫研究所。最后，在最終批準(zhǔn)3D打印部件之前，TüV還進(jìn)行了必要的質(zhì)量保證。
Union Pacific集成3D打印
●UP：北美地區(qū)最大的鐵路公司之一，太平洋聯(lián)合鐵路公司(Union Pacific Railroad)承擔(dān)美國(guó)西部三分之二地區(qū)的貨物運(yùn)輸，運(yùn)輸線路全長(zhǎng)3萬(wàn)6千英里。
與許多其他大陸，尤其是歐洲和亞洲不同，商業(yè)鐵路運(yùn)輸在美國(guó)并不那么突出。話雖如此，鐵路仍然穿越美國(guó)，主要用于貨運(yùn)，在美國(guó)經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。聯(lián)合太平洋(UP)早在2013年，就開始通過(guò)增材制造技術(shù)，幫助機(jī)車運(yùn)行更安全、更高效。盡管他們沒(méi)有透露使用了哪些3D打印技術(shù)，但顯然該公司已將3D打印廣泛用于原型制作。
△圖片來(lái)源：聯(lián)合太平洋鐵路公司
CAF將增材制造用于火車部件
●RL Components是CAFManufacturing的子公司，CAF Manufacturing是一家致力于制造火車和鐵路設(shè)備的西班牙公司。
幾年前，CAF開發(fā)了第一輛集成了一系列3D打印前端組件的輕軌車輛。該項(xiàng)目與薩拉戈薩有軌電車一起進(jìn)行，為CAF Urbos車輛設(shè)計(jì)和制造零件。為此，他們使用了先進(jìn)聚合物的3D打印，這些聚合物符合最嚴(yán)格的鐵路行業(yè)關(guān)于火災(zāi)和煙霧的規(guī)定。此外，該技術(shù)在備件供應(yīng)方面被視為具有競(jìng)爭(zhēng)力的替代方案。同時(shí)，RL Components還能夠使用3D掃描開發(fā)備件的逆向工程。
△項(xiàng)目背后的團(tuán)隊(duì)（圖片來(lái)源：CAF Manufacturing / Zaragoza Tramway）
siemens Mobility Services和Fortus 450mc
●Siemens Mobility Services：作為西門子基礎(chǔ)設(shè)施與城市業(yè)務(wù)領(lǐng)域的一個(gè)部門，是一家國(guó)際領(lǐng)先的鐵路車輛及相關(guān)服務(wù)供應(yīng)商。
iemens Mobility Services自2020 年以來(lái)一直使用3D打印服務(wù)。它使用Stratasys開發(fā)的Fortus 450mc 3D打印機(jī)進(jìn)行鐵路行業(yè)的創(chuàng)新制造。Siemens Mobility Service投資的原因很明確：通過(guò)增材制造，該公司希望能夠在重要部件的生產(chǎn)和維護(hù)中更加靈活高效。特別是，某些火車模型和相關(guān)備件在某些情況下不再生產(chǎn)，這使得維修工作變得更加困難。
△SiemensMobility Services使用來(lái)自3D打印公司Stratasys的技術(shù)（圖片來(lái)源：Siemens Mobility Services）
Deutsche Bahn應(yīng)用增材制造
●德國(guó)鐵路股份公司（Deutsche Bahn AG）一般簡(jiǎn)稱為德國(guó)鐵路（DB），是一家總部設(shè)于柏林的德國(guó)國(guó)有運(yùn)輸公司，于1994年在法蘭克福創(chuàng)立。
自從收購(gòu)和大量使用大尺寸3D打印機(jī)以來(lái)，DB始終與時(shí)俱進(jìn)。這家德國(guó)壟斷公司主要使用增材制造來(lái)維護(hù)其列車，以提高效率和速度。因此，除了用于火車維修的工具外，準(zhǔn)確地說(shuō)是由塑料制成的備件，已經(jīng)在使用3D打印機(jī)生產(chǎn)。DB早在2021年就表示將利用增材制造技術(shù)，因?yàn)檫@將使他們能夠在現(xiàn)場(chǎng)擁有必要的備件庫(kù)存，而不必考慮供應(yīng)鏈問(wèn)題和原材料短缺問(wèn)題。
△德國(guó)鐵路以其創(chuàng)新性而聞名（圖片來(lái)源：德國(guó)鐵路）
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