3D打印已廣泛應用于各種領域，本文主要回顧增材制造技術在鐵路行業的應用。3D打印制造技術有很多優勢，特別是在速度和生產成本方面。無論是為火車設計扶手、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制造的方案。為了更好地了解3D打印在鐵路領域的不同用途，讓我們回顧一下鐵路行業中一些利用增材制造技術的最杰出的項目。
SNCF：3D打印備件減少庫存
法國鐵路行業的主要參與者SNCF（法國國家鐵路公司）已將增材制造運用到日常的生產制造中，能夠更快地設計備件，避免長時間停運。SNCF設備總監Bruno Langlois解釋說：“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存。借助增材制造，我們可以根據需要制造零件減少庫存。”2021年，SNCF宣布集成3YOURMIND軟件，可以識別和鑒定能夠3D打印的備件。利用此軟件SNCF在30,000多個備件中確定了可以使用AM制造的10.3%的3D打印部件，并將交付時間縮短了85%。
Alstom（阿爾斯通）：3D打印備件
●Alstom，是一家大型的法國公司，總部位于法國巴黎附近，其主要業務為電力及軌道交通基礎設施。
2016年，Alstom推出了“未來工業”計劃，增材制造在其中發揮了主要作用。Alstom相信3D技術在鐵路行業一定會產生額外的價值，特別是在獲得靈活性和減少可能造成重大財務損失的停運方面。2021年，Alstom提出了關于電車軌道的具體案例研究，利用3D打印設計出由TPU 92A制成的排水塞，防止前燈破裂。在48小時內打印了十幾個零件，將固定成本降低了80%。（通常，需要45天才能收到更換零件）
△通過利用 3D 打印，Alstom可以使用靈活且堅固的材料更快地進行設計（圖片來源：Alstom）
POLGAR KFT：3D打印座椅原型
●POLGARKFT：匈牙利汽車零部件制造商
作為汽車行業的零部件制造商，Polgar為火車設計了一些零部件。它使用Omni3D的Factory 2.0工業3D打印機，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，節省了370,000歐元，即成本的90%。Polgar補充說，它能夠在短短三周內完成該部分，而傳統方法需要16周。為了設計相對較大的部分，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（照片來源：Polgar）
Renfe：3D打印備件
●Renfe是西班牙國有主要鐵路運行商,可提供包括地區鐵路運營和高速城際列車在內的各級鐵路運營。
Renfe是西班牙領先的鐵路運輸公司，它擁有一個制造和維護部門，該部門集成了一系列用于開發備件的3D技術。這些新技術的整合應該使Renfe能夠制造備件以及小批量和快速交付訂單。與其他傳統方法相比，增材制造的優勢是在制造零件時節省了成本和時間，這也是他們將目前市場上最先進的方法整合到他們的業務中的目標的一部分。
△位于馬德里的試點中心（圖片來源：Renfe）
Run2Rail 項目
歐洲Run2Rail項目于2018年啟動，由University of Huddersfield（哈德斯菲爾德大學）鐵路研究所(IRR)的Simon Iwnicki教授領導，旨在改變火車制造流程。研究人員希望使用3D打印和碳纖維來設計更輕、更安全、更安靜的火車。由于所使用的復合材料和技術，參與該項目的人相信他們將能夠制造具有復雜幾何形狀的零件，達到重量減輕但強度增加的目的。Simon Iwnicki教授解釋說，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個歐洲合作伙伴，同時也希望減少歐洲鐵路行業的生態足跡。
Angel Trains與Stratasys合作
●Angel Trains是一家貨物和客運車輛提供商，服務于英國和歐洲大陸市場。
英國火車租賃專家AngelTrains與ESG Rail和Stratasys合作設計了一些專門用于火車內部的部件。他們希望通過3D打印技術改變鐵路行業并提供更快、更重要且更經濟的制造方法。目前，項目成員已經使用Stratasys FD 打印機設計了扶手、把手和折疊架。AngelTrains表示他們使用了美國制造商Antero 800 NA燈絲，這是一種由PEKK制成的材料，比傳統的熱塑性塑料具有更好的性能。
△3D打印平板電腦（圖片來源：Angel Trains）
HS2使用混凝土3D 打印
●英國高速鐵路2號（HighSpeed 2）即英國HS2工程，是英國政府于2012年1月8日批準的一項高鐵工程，首期投資達到320億英鎊，預計2033年全線投入運營。
HS2被認為是一種不僅可以改善英國基礎設施的方式，還可以為旅行者提供更環保的交通選擇。減少環境污染和減少制造成本一直是該項目的目標。出倫敦隧道承包商SCS JV(Skanska Costain STRABAG Joint Venture)已使用混凝土3D打印來實現其建造這條鐵路的上述目標。SCS JV計劃使用計算機操作的機器人打印混凝土，能夠在現場制作所需結構。
△HS2完成后的外觀（圖片來源：HS2 Ltd）
NS進入3D技術世界
●NS是荷蘭主要的鐵路公司，負責運營荷蘭的鐵路系統。
Nederlandse Spoorwegen (NS)公司宣布為火車的20個部件進行3D打印。它不僅專注于增材制造，還采用了其他類型的技術，例如3D掃描儀和數字化。NS稱，他們已經能夠制造復雜且難以復制的零件，例如儀表板框架。他們對舊模型進行3D掃描，然后使用增材制造創建新組件。NS 這種集成有助于顯著減少制造時間和維護過程。
△3D打印部件示例（圖片來源：Nederlandse Spoorwegen）
Bombardier Transportation與Stratasys的合作伙伴關系
●龐巴迪運輸（Bombardier Transportation）是龐巴迪公司集團的子公司之一，負責供應鐵路設備，也是全球最大的鐵路設備制造及服務公司。
Bombardier Transportation是世界知名的軌道車輛制造公司。，這家總部位于德國的公司與 3D打印領域的領先公司之一Stratasys合作已有一段時間。Stratasys使Bombardier Transportation能夠生產各種原型、工具以及火車和有軌電車的最終零件——所有這些都來自3D打印機！由于使用了增材制造，Bombardier Transportation可以減少成本并提高時間效率。StratasysF900 3D打印機的打印體積為914x610x914mm特別適合Bombardier Transportation的3D打印風管、保護外殼和電纜橋架。
△BombardierTransportation正在通過使用Stratasys F900進行制造。（圖片來源：Bombardier Transportation）
Mobility Goes Additive 自由應用3D打印
●Mobility goes Additive（MGA）是德國的一家公司，可為運輸業提供3D打印部件。
總部位于柏林的Mobility Goes Additive (MGA)多年來一直專注于增材制造。MGA的目標很明確：使3D打印在鐵路部門和整個交通部門的使用民主化。在2019年，鐵路部門的第一個3D打印組件獲得批準。具體來說，這是一種由金屬制成的制動懸架，現在在Hamburg的地鐵中使用。對于成立于2017年的MGA，制動組件的批準得益于與眾多合作伙伴的合作：西門子交通、德國鐵路公司和弗勞恩霍夫研究所。最后，在最終批準3D打印部件之前，TüV還進行了必要的質量保證。
Union Pacific集成3D打印
●UP：北美地區最大的鐵路公司之一，太平洋聯合鐵路公司(Union Pacific Railroad)承擔美國西部三分之二地區的貨物運輸，運輸線路全長3萬6千英里。
與許多其他大陸，尤其是歐洲和亞洲不同，商業鐵路運輸在美國并不那么突出。話雖如此，鐵路仍然穿越美國，主要用于貨運，在美國經濟中發揮著關鍵作用。聯合太平洋(UP)早在2013年，就開始通過增材制造技術，幫助機車運行更安全、更高效。盡管他們沒有透露使用了哪些3D打印技術，但顯然該公司已將3D打印廣泛用于原型制作。
△圖片來源：聯合太平洋鐵路公司
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備的西班牙公司。
幾年前，CAF開發了第一輛集成了一系列3D打印前端組件的輕軌車輛。該項目與薩拉戈薩有軌電車一起進行，為CAF Urbos車輛設計和制造零件。為此，他們使用了先進聚合物的3D打印，這些聚合物符合最嚴格的鐵路行業關于火災和煙霧的規定。此外，該技術在備件供應方面被視為具有競爭力的替代方案。同時，RL Components還能夠使用3D掃描開發備件的逆向工程。
△項目背后的團隊（圖片來源：CAF Manufacturing / Zaragoza Tramway）
siemens Mobility Services和Fortus 450mc
●Siemens Mobility Services：作為西門子基礎設施與城市業務領域的一個部門，是一家國際領先的鐵路車輛及相關服務供應商。
iemens Mobility Services自2020 年以來一直使用3D打印服務。它使用Stratasys開發的Fortus 450mc 3D打印機進行鐵路行業的創新制造。Siemens Mobility Service投資的原因很明確：通過增材制造，該公司希望能夠在重要部件的生產和維護中更加靈活高效。特別是，某些火車模型和相關備件在某些情況下不再生產，這使得維修工作變得更加困難。
△SiemensMobility Services使用來自3D打印公司Stratasys的技術（圖片來源：Siemens Mobility Services）
Deutsche Bahn應用增材制造
●德國鐵路股份公司（Deutsche Bahn AG）一般簡稱為德國鐵路（DB），是一家總部設于柏林的德國國有運輸公司，于1994年在法蘭克福創立。
自從收購和大量使用大尺寸3D打印機以來，DB始終與時俱進。這家德國壟斷公司主要使用增材制造來維護其列車，以提高效率和速度。因此，除了用于火車維修的工具外，準確地說是由塑料制成的備件，已經在使用3D打印機生產。DB早在2021年就表示將利用增材制造技術，因為這將使他們能夠在現場擁有必要的備件庫存，而不必考慮供應鏈問題和原材料短缺問題。
△德國鐵路以其創新性而聞名（圖片來源：德國鐵路）
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