3D-печать в производстве и ремонте железнодорожного транспорта

Вызовы индустрии

При обслуживании и ремонте железнодорожного транспорта специалисты сталкиваются с различными вызовами:

• необходимые компоненты уже сняты с производства;
• изготовление небольшого количества запчастей традиционными методами, заточенными под крупносерийное производство, нерентабельно;
• запчасти недоступны в России;
• долго ждать изготовления или поступления деталей долго. В то время как стоимость простоя поезда в день слишком высока.
• для хранения большого количества сделанных про запас запчастей требуются дополнительные площади.

Преимущества 3D-печати

• Скорость производства. Время получения партии запчастей сокращается с нескольких месяцев до нескольких дней и даже часов;
• рентабельное изготовление деталей мелкими партиями и даже поштучно;
• быстрое, гарантированное и без лишних затрат получение редкой или снятой с производства детали;
• независимость от поставщиков и сокращение затрат на логистику. Если деталь не продается в вашем городе или в вашей стране, ее можно сделать своими силами;
• сокращение затрат на хранение готовой продукции. Можно создать цифровой склад с виртуальными чертежами, чтобы печатать объекты по запросу и строго в необходимых количествах;
• свобода дизайна. Можно модифицировать размер, форму и материал детали под свои нужды и не зависеть от того, что предлагает рынок; – современные программные средства позволяют максимально точно рассчитывать количество материала для печати.

Что и зачем печатают?

В РЖД активно используют 3D-печать для создания различных деталей. Например, удалось упростить замену шестерни мотор-редукторов стеклоочистителей. Такую деталь легко изготовить на 3D-принтере. Это позволяет избежать покупки всего стеклоочистителя в сборе. Только на одной напечатанной детали годовая экономия средств компании превышает более 1,5 млн руб.

Австрийский перевозчик ÖBB применяет 3D-печать для замены сотен видов комплектующих при обслуживании подвижного состава. Например, на 3D-принтере были созданы полиуретановые втулки. Некоторые из них были рассчитаны на несущую нагрузку, что усложняло задачу.

В 2022 году ÖBB сообщила, что экономия в затратах на производство одной детали может достигать 80%.

Британская компания по аренде подвижного состава Angel Trains перешла на печать внутренних компонентов поездов, таких как подлокотники, поручни и столики для спинок сидений. Изготовление подлокотника на 3D-принтере занимает всего неделю, что на 94% быстрее, чем при использовании традиционных методов производства.

Кастомизация

В 2020 году ОАО РЖД испытала в поездах “Ласточка” крепления для дверных ручек туалетов и кабин машинистов, которые позволяют открывать двери локтем или предплечьем, а не рукой, и, как следствие, снижают риск распространения микробов и вирусов. Ручки были напечатаны на 3D-принтерах специалистами российского подразделения Siemens Mobile.

Замена устаревших деталей

На железных дорогах Нидерландов (NS) при ремонте поездов используют компоненты, изготовленные с помощью 3D-печати. Первой изготовленной на 3D-принтере деталью стала рамка панели управления бортового устройства системы GSM-R в кабине машиниста. Приобрести рамку старого образца уже не было возможности. При этом требовалось около десятка таких изделий.

Новая рамка была напечатана на основе сохранившегося образца. Затем по той же технологии были изготовлены и другие комплектующие — разъем громкоговорителя, лоток для хранения кабелей и т.д.

Компания Angel Trains с помощью 3D-печати заменила поручни. Оригинальные запасные части устарели, и поставщик прекратил свою деятельность. Создание детали с использованием традиционного метода могло повлечь за собой затраты до 15 тыс. фунтов стерлингов и время выполнения заказа в два с половиной месяца. Однако технология 3D-печати FDM позволила компании изготовить семь поручней всего за три недели и со значительно меньшими затратами.

Специалисты Deutsche Bahn напечатали металлическую крышку подшипника колесной пары. Данная модель была принята на вооружение в 1960-х и 1970-х годах и на данный момент уже снята с производства.

Кроме того, традиционно было бы необходимо производить новую деталь методом литья. Однако этот метод обычно предполагает большие минимальные объемы закупок, а доставка деталей может занять несколько месяцев.

Благодаря 3D-печати деталь деталь весом 13 кг была получена всего за семь часов.

Импортозамещение

Российская компания ВСМ-Сервис занимается ремонтом высокоскоростных поездов «Сапсан» и «Ласточка». Ключевой вопрос для нее вопрос — импортозамещение. В 2022 год компании удалось менее чем за четыре месяца локализовать более 200 компонентов для высокоскоростных поездов, в том числе с помощью 3D-печати.

Оснастка

Еще одним стимулом для внедрения 3D-печати в железнодорожной отрасли является возможность производить оснастку быстрее и по требованию.

Одна из станций техобслуживания Siemens Mobility столкнулась с необходимостью получить соединитель тележек поездов. Его сложно изготовить традиционными методами из-за специфической формы. Кроме того, тележки весят несколько тонн, а значит, для соединителя требовался прочный и долговечный материал, способный выдерживать значительные нагрузки.

Решением стала 3D-печать, уже внедренная в сервисном центре Siemens Mobility. Для производства детали специалисты использовали принтер Stratasys, технологию FDM и материал ULTEM 9085.

Большим преимуществом стала возможность производить соединители в небольших количествах и гораздо быстрее чем раньше. Деталь, изготовленную традиционным способом, приходилось ждать от субподрядчикам около шести недель. Сегодня детали печатаются на площадях Siemens Mobility примерно за 13 часов. Кроме того, соединители могут быть адаптированными к разным типам тележек.