3D打印技術(shù)進軍軌道交通車輛維修和制造領(lǐng)域

評析
1、3D打印又稱增材制造，以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體。德國鐵路公司（DB）已經(jīng)將3D打印技術(shù)成功應(yīng)用到了維修領(lǐng)域，并從利用塑料材料為主向金屬材料開拓來制造重要零部件；株洲軌道交通裝備制造業(yè)創(chuàng)新中心將實現(xiàn)裝備維保領(lǐng)域3D打印技術(shù)的產(chǎn)業(yè)孵化，3D打印技術(shù)在國內(nèi)外鐵路和軌道交通行業(yè)的發(fā)展?jié)摿σ阎鸩结尫拧?br />
2、3D打印技術(shù)改變了維修領(lǐng)域備品備件的制造模式，解決了小批量老舊零部件供應(yīng)短缺問題。傳統(tǒng)模式下，標(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品需要在特定的工廠中集中進行大批量生產(chǎn)，對于維修領(lǐng)域的小批量老舊零部件短缺問題，采購時間長、成本昂貴。而采用3D打印制造模式，制造商或用戶可以將產(chǎn)品的3D模型提交至3D打印工廠，就可以快速制造出想要的備件，不僅解決了短缺難題，還可大幅縮短交貨時間并降低庫存成本。

3、3D打印技術(shù)搭載再生碳纖維等新興材料進軍列車制造領(lǐng)域，有望生產(chǎn)出傳統(tǒng)鋼材等金屬材料無法達到的更加輕量化、更舒適、更靜音的列車。傳統(tǒng)鋼材等金屬材料是制造火車轉(zhuǎn)向架和運行裝置的首選材料，其結(jié)構(gòu)堅固耐用，但其形式有限。碳纖維復(fù)合材料的一個關(guān)鍵優(yōu)勢在于，它們可以打印成幾乎任何形狀或結(jié)構(gòu)，而且強度高，可以開啟軌道列車轉(zhuǎn)向架及其它部件設(shè)計的新機會。

4、3D打印技術(shù)涉及軟件模型、打印技術(shù)、設(shè)備以及材料等，工業(yè)界對于3D技術(shù)應(yīng)用于大量生產(chǎn)持有不同的說法。因此，針對軌道交通維修和制造行業(yè)，應(yīng)評估何種部件適用和受益于3D打印。此外，采用3D打印零件方面面臨的主要挑戰(zhàn)之一就是符合嚴(yán)格的安全要求，對于3D打印的零部件，裝車前必須進行嚴(yán)格的評估，如零部件的強度、可靠性、阻燃性能等性能。

動態(tài)報道
動態(tài)原文一：
株洲今年實現(xiàn)3D打印軌交零部件預(yù)計兩年內(nèi)產(chǎn)值達到一個億
株洲晚報訊（2018-03-12）剛剛拿下首批、唯一的“湖南省制造業(yè)創(chuàng)新中心”稱號，我市先進軌道交通裝備制造業(yè)創(chuàng)新中心將對適用于軌道交通裝備維保領(lǐng)域的3D打印技術(shù)進行產(chǎn)業(yè)孵化。

3D打印又稱增材制造，是快速成型技術(shù)的一種，以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體。

“目前3D打印技術(shù)已應(yīng)用于工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域，比如運用3D打印技術(shù)打印軌道交通關(guān)鍵零部件，像受電弓導(dǎo)向桿、高壓接地開關(guān)傳動件、真空斷路器異性風(fēng)缸、磁浮車輛懸浮架托臂等等，通過這一技術(shù)，可提高零件精密度、減少成本�！眲�(chuàng)新中心的運營實體株洲國創(chuàng)軌道科技有限公司總經(jīng)理莫洪波說。

莫洪波介紹，目前適用于軌道交通裝備維保領(lǐng)域的3D打印技術(shù)這一項目已經(jīng)完成了基礎(chǔ)研究、商業(yè)策劃和融資，預(yù)計今年實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，兩年總產(chǎn)值將達到1個億。

動態(tài)原文二：
再生碳纖維＋3D打印，打造更輕、更舒適的新一代列車！
鐵路視點（2018-04-13）再生碳纖維在軌道車輛方面的研究項目源于英國鐵路安全與標(biāo)準(zhǔn)委員會（RSSB）發(fā)起的一項車輛動力學(xué)競賽，由于最終是ELG公司主導(dǎo)的輕型碳纖維軌道車輛轉(zhuǎn)向架框架項目勝出，因此RSSB向ELG公司資助125萬英鎊，用于設(shè)計和制造軌道客運車輛再生碳纖維材料轉(zhuǎn)向架原型。

ELG公司是再生碳纖維產(chǎn)品專家，該公司擁有從制造廢料和終端零部件中回收碳纖維的一整套高效開發(fā)方法。其在再生碳纖維軌道車輛轉(zhuǎn)向架項目中的研究團隊包括英國Huddersfield大學(xué)鐵路研究中心、阿爾斯通公司以及伯明翰大學(xué)傳感器與符合材料研究中心在內(nèi)的聯(lián)合機構(gòu)。

目前，再生碳纖維轉(zhuǎn)向架正在英國Huddersfield大學(xué)鐵路研究中心進行全面測試。這種利用再生碳纖維制成的列車轉(zhuǎn)向架比常規(guī)轉(zhuǎn)向架重量減少了50%，這表明了其在軌道磨損、能源消耗以及維護成本等方面都會下降，將為運營商節(jié)省大量成本開支。

負(fù)責(zé)測試階段的首席工程師表示：這是首次使用再生纖維制造轉(zhuǎn)向架框架，下面將對該轉(zhuǎn)向架的剛度進行檢驗，將在研究中心的滾動試驗臺完成部分動態(tài)測試。

位于Huddersfield大學(xué)研究中心的再生碳纖維材料轉(zhuǎn)向架

目前，Huddersfield大學(xué)鐵路研究中心正在對碳纖維材料和轉(zhuǎn)向架制造工藝進行相關(guān)研究。該中心已經(jīng)獲得了約30萬英鎊資助，用于開發(fā)更輕型、更可靠、更舒適以及噪音更小的機車車輛。

該研究項目是歐盟的RUN2RAIL項目的一部分，RUN2RAIL是新項目的總稱，屬于歐盟綜合鐵路項目Shift2Rail的一部分，資金總額為273.2萬歐元，該項目共包含4個研究專題，由歐洲領(lǐng)先的工程公司和大學(xué)共享。

Huddersfield大學(xué)鐵路研究中心專家表示，碳纖維復(fù)合材料的一個關(guān)鍵優(yōu)勢在于，它們可以打印成幾乎任何形狀或結(jié)構(gòu)。研究中心決定探究碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用情況以及3D打印技術(shù)，以便使用機器人增材制造系統(tǒng)來構(gòu)建列車轉(zhuǎn)向架框架。

研究中心表示，隨著3D打印技術(shù)越來越成熟，為了生產(chǎn)新的軌道車輛部件，例如軸箱和制動器支架，還將探索金屬3D打印。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，列車制造的應(yīng)用將變得更加可行。

盡管有工程公司已經(jīng)生產(chǎn)出了一種采用碳纖維彈簧裝置的轉(zhuǎn)向架，但傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)仍然會用來制造列車車輪。Huddersfield大學(xué)鐵路研究中心專家表示，“我們已經(jīng)在考慮尋找替代材料制作輪轂或車軸，但目前正在研究�！�

RUN2RAIL項目預(yù)計將于2019年8月完工，而項目正在尋求的利用新材料和新技術(shù)來改善鐵路運輸，使鐵路車輛“更輕、更可靠、更舒適、更安靜”的研究目的能否實現(xiàn)，結(jié)果究竟如何，鐵路視點未來將會進行持續(xù)跟蹤，讓我們拭目以待吧！

動態(tài)原文三：
擁抱3D打印德國明年或打印1.5萬火車零件
中國智能制造網(wǎng)（2017-05-17）德國聯(lián)邦鐵路公司(DB)是目前擁抱3D打印技術(shù)的最大牌鐵路企業(yè)之一，迄今為止已經(jīng)利擁3D打印機生產(chǎn)了近1000個火車備用零部件。3D打印有效幫助他們解決了老舊零部件的短缺問題，比傳統(tǒng)工藝更靈活、更經(jīng)濟。目前該公司正在逐步擴大這種應(yīng)用。所以到今年年底，他們3D打印的火車零部件數(shù)量便有望增加1倍。而到2018年底，這個數(shù)字更是有望達到15000。

很顯然，這是因為DB充分認(rèn)識到了3D打印技術(shù)的好處。“為了更好地維修和維護火車，我們需要最快速的備用零部件供應(yīng)，而3D打印正是可以做到這點的最佳工具。更棒的是，它還比傳統(tǒng)工藝更靈活、更經(jīng)濟�！盌B列車維護部門首席執(zhí)行官Uwe Fresenborg表示。

同時，據(jù)DB項目負(fù)責(zé)人Stefanie Brickwede介紹，3D打印還有效幫助他們解決了老舊零部件的短缺問題�！按蟛糠治覀冋�在打印的零部件都是老舊的。對于它們，我們一般很難搞到3D設(shè)計文件，只能得到2D圖紙，而且還是在運氣好的情況下。不過現(xiàn)在，借助掃描和測量等方式，這個問題已經(jīng)徹底解決了�！�

DB最先3D打印出的火車零部件是衣服鉤。隨后，他們又陸續(xù)打印出了連接盒、散熱器風(fēng)扇漿液、防塵蓋，以及搖桿等其它零部件，而它們均已得到了成功應(yīng)用。

值得一提的是，這些零部件起初都是采用塑料材料打印的。但現(xiàn)在，隨著DB引進了更新的粉末打印技術(shù)，它們中的相當(dāng)一部分將會改用性能更好的金屬材料制造。不過，為確保最終的效果，DB還是會在實際安裝之前對它們進行嚴(yán)格的評估。

除了制造火車零部件，DB還在積極探索3D打印的其它潛在應(yīng)用，比如制造盲文標(biāo)志。這項嘗試目前已經(jīng)開始在柏林Main站實際測試了。

目前，DB已經(jīng)為他們的3D打印項目配備了7名全職員工。這些人從事的工作各不相同，有長途客/貨運，也有基礎(chǔ)設(shè)施和物流。另外，還有40名擁有其它特長的非全職員工也參與到了這個項目當(dāng)中。


來源：株洲晚報、鐵路視點、中國智能制造網(wǎng)等
整理/評析：上海申通地鐵集團有限公司技術(shù)中心 張喻