• 分類：應用項目
• 發佈時間：2024-02-02 16:13
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【概要描述】德國聯邦鐵路公司正在逐步擴大3D列印應用。從2015年開始使用3D列印技術起，德國聯邦鐵路公司內部生產了 10 萬餘個部件，節省了數百萬歐元。3D列印有效幫助他們滿足工廠的日常需求，提前為不同的應用進行設計，直接在現場生產，然後在工廠實施，與傳統工具相比，提供了更大的設計自由度和靈活性。

 

德國聯邦鐵路公司 (DB) 是世界上最大的鐵路公司之一，每天運送超過 1000 萬名乘客。維護運送數百萬人所需的龐大基礎設施並非易事——該公司在全德經營著 50 家工廠，為其客運和貨運列車提供服務。

 

DB 車輛維修子公司的新明斯特工廠位於最北端，擁有近 750 名員工，負責城際列車和通勤列車乘客車廂的維護、修理，有時還進行全面檢修或現代化改造。該工廠也是擁有現場 3D 列印車間的設施之一，旨在提高運營效率。

 

“我們在 2015 年就開始使用 3D 列印技術，從那時起，我們已經在德國聯邦鐵路公司內部生產了 10 萬餘個部件，節省了數百萬歐元。”

 

——德國聯邦鐵路集團 3D 列印專案行銷專家 Susanne Tost

 

接下來，讓我們瞭解一下德國聯邦鐵路公司制造工程師兼增材製造專家 Carsten Wolfgramm 和德國聯邦鐵路集團 3D 列印專案行銷專員 Susanne Tost 是如何使用 Formlabs 3D 列印解決方案生產製造輔助工具，以簡化工作流程、降低成本，並幫助列車快速恢復運行的。

 

現場按需生產製造輔助工具

 

城際快車 (ICE) 是德國聯邦鐵路公司的旗艦客運服務，主要面向商務旅客和長途通勤者，時速高達 320 公里。

 

第一代 ICE 1 客運列車已投入運行長達 30 餘年，現在正在進行全面翻新：幾乎全部拆除、從頭開始重建、配備現代化設施，並重新噴漆。

 

這一大型現代化專案需要多個工廠和部門以及油漆工、鎖匠、電工等各行各業的人員密切合作。新明斯特工廠則是此跨國運營的中心之一。



新明斯特 DB 車輛維護廠是參與 ICE 1 客運列車大型現代化專案的工廠之一。

 

Wolfgramm 表示：“製造輔助工具必不可少，因為使用現有的傳統工具無法完成所有工作。”

 

在翻新每個部件以及拆卸或重組客運列車的過程中，有許多步驟都可以更輕鬆地完成，以節省時間或確保品質和一致性。在對數十輛客運列車進行現代化改造時，這些工具的優勢就會迅速凸顯。

 

“通過與本廠以及其他工廠的人員密切合作，我們正在開發大量實用工具，旨在幫助工人粘貼圖形、畫線或標記鑽孔位置，消除大量測量時間。如今，3D 列印技術可以製作出色的範本，讓工作變得更輕鬆。”Wolfgramm 表示。

 

傳統上，這些製造輔助工具均在木工車間由木材通過鋸切、打磨和銑削製作而成，或者在需要金屬部件時使用車床或銑床等傳統金屬加工機器。然而，這些解決方案更加耗時、費力且昂貴。

 

“增材製造提供了無可匹敵的能力，可以快速處理初始形狀，然後對其進行改進。因為我們擁有 CAD 軟體中的數字設計功能，所以如果出現不合適或需要更改的情況，我們可以快速調整。對於設計的更新、放大或縮小，3D 列印（尤其是粉末列印）可謂是意義非凡。”

 

      ——德國聯邦鐵路公司制造工程師兼增材製造專家 Carsten Wolfgramm



新明斯特的 3D 列印車間擁有十臺不同的 3D 印表機，其中包括兩臺 Fuse 系列 SLS 印表機。

 

位於新明斯特的 3D 列印車間擁有十臺搭載多種技術的不同 3D 印表機。其中兩臺是 Fuse 系列 SLS 印表機，一臺使用多功能且強度高的 Nylon 12 Powder，另一臺使用柔性材料 TPU 90A Powder。車間裏還有兩臺樹脂印表機，一臺是大幅面 Form 3L 印表機，另一臺是 Form 3 印表機。

 

Wolfgramm 及其團隊可以根據部件要求，選擇更適合的列印工藝和材料。

 

“我們之所以使用 Formlabs 設備，是因為其性價比對我們來說是無可匹敵的。它們非常可靠、即插即用，尤其是 SLS 印表機。其部件不斷迭代，可以簡化工作。而且這些印表機可以全年不間斷運行。”

 

      ——德國聯邦鐵路公司制造工程師兼增材製造專家 Carsten Wolfgramm

 

將 3D 列印車間設在新明斯特，可以使團隊保持靈活性，並根據需求快速回應。Wolfgramm 說：“不同於發送訂單，我們不再依賴於供應鏈和漫長的周轉時間。”

 

“借助 3D 列印技術，我們能夠非常迅速地滿足工廠的日常需求。我們可以提前為不同的應用進行設計，直接在現場生產，然後在工廠實施。沒有其他任何生產廠家能為我們提供這種服務”，Tost 補充道。

 

 

新明斯特的增材製造應用

噴漆用遮蔽工具

 

在修復 ICE1 客運列車時，所有塑膠部件都要拆除、打磨、填充並重新噴漆。其中一個部件是安裝在每節車廂門把手後的大型凹槽塑膠面板。每塊面板都需要採用新型雙色油漆設計，這樣深色部分可以更持久地防止留存污垢和使用痕跡。

 

噴塗弧形和更複雜的油漆方案通常需要使用折疊尺和卡尺費力進行測量，以便油漆工正確標記位置和遮蔽表面，從而實現一致的效果。



遮蔽有機形狀一直都是一種耗時的手工操作。



3D 列印遮蔽工具可以大幅減少測量花費的時間。

“利用 3D 列印技術，我們可以輕鬆開發範本。只需製作一次，然後就可以在其他工廠和地點以各種方式加以利用。例如，我們可以將30 分鐘的噴漆工作縮短到 2 分鐘。”

 

     ——德國聯邦鐵路集團 3D 列印專案行銷專家 Susanne Tost

 

與傳統工具相比，3D 列印提供了更大的設計自由度，可以製造出適合特定工作的複雜工具。Wolfgramm 補充說：“增材製造技術，尤其是 SLS 工藝，可以實現複雜的幾何形狀，如半徑和小凸起。”

 

 

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白皮書主題：3D 列印遮蔽工具全面指南

 

行李架的劃痕保護

 

 

 

長途客運列車在拆卸時，行李架會被拆除。修復完成後，一旦粉刷車廂壁並重新加固，就需要將行李架放回原位。而這些行李架又大又重，而且與車廂壁之間的縫隙非常小，因此需要一種柔性材料作為防刮傷和防撞擊的保護層。如果工人不小心劃傷了車廂壁，就會需要返工，這不僅成本高昂也十分費時。DB 的團隊設計了定制保護罩，並在 Fuse 1+ 30W 中使用柔性材料 TPU 90A Powder 進行列印。



該團隊使用柔性材料 TPU 90A Powder 進行劃痕和衝擊保護。



SLS 3D 列印實現了可以安裝在行李架和車廂壁之間的超薄設計。

 

“在我們開發出這種劃痕保護裝置並使用 3D 列印出來之前，我們的同事總是使用氣泡膜或類似工具進行傳統遮蔽工作，以試圖避免劃痕，但這並非每次都能成功。由於採用了新的 TPU 部件，我們終於第一次成功地完全消除了劃痕。”

 

      ——德國聯邦鐵路公司制造工程師兼增材製造專家 Carsten Wolfgramm

 

電纜導向器蓋帽原型

 

由於 ICE 1 客運列車生產已有 30 多年之久，有些部件已經不復存在。在修復過程中，團隊發現許多安裝在座椅下方的、用於保護和引導插座電纜的蓋帽在清潔時破損或完全丟失。由於這些都是定制部件，他們無法輕易找到替代品。



在 ICE1 客運列車中，許多保護和引導電源插座電纜的蓋帽均已丟失。



DB 的團隊對設計進行了逆向工程，並使用 SLS 3D 列印原型來測試配合度，並獲得真實尺寸。

 

“DB 公司對這些部件進行了重建，並要求我們使用 SLS 3D 列印技術和 Nylon 12 Powder 列印原型，以測試是否匹配並瞭解實際尺寸。我認為第二個版本已經非常匹配，可以輕鬆滑入就位。SLS 列印技術提供的可能性是超卓的。配合度、速度和材料強度都很高，因此我們可以進行實際嘗試。”Wolfgramm 說道。

 

手持掃描器支架

 

製造輔助工具還可用於簡化各工廠工人的日常工作。DB Fernverkehr 公司從事材料管理的員工使用手持掃描器識別和管理材料。通常情況下，他們必須手持掃描器，如果要拿東西或使用雙手，就必須放下設備。



材料管理部門的員工需要一種安裝手持掃描器的方法，便於將掃描器放在身邊，而不用一直佔用一只手。

 



該團隊製造了三種不同的支架，可以固定在包、腰帶或工具箱上。

 

“他們問道：‘你們就不能為這個手持掃描器設計一個支架，讓我們可以隨身攜帶、隨時使用嗎？’ 最終，我們設計了三種不同的支架，可以固定在包、腰帶或工具箱上。SLS 3D 列印很簡單，因為它可以列印出真實尺寸，而且我不需要移除任何大型支撐結構，所以除了除粉和噴砂之外，我不需要做很多後處理操作。”Wolfgramm 說道。

 

面向未來的車輛維護數位化

 

“增材製造將長期存在。它使傳統機器無法實現的複雜幾何形狀成為可能，並可以輕鬆製造和複製工具，而不會產生高昂的額外成本。工具或部件在數位化後，就可以在世界任何地方列印出來。我們的目標是到 2030 年在車輛維護中實現 10% 的備件數位化，這將支持我們快速按需再製造部件，確保我們能夠繼續快速交付部件，同時也確保生產過程以及材料和資源處理過程綠色環保，從而解決許多其他挑戰。”

 

       ——德國聯邦鐵路公司制造工程師兼增材製造專家 Carsten Wolfgramm

 

列車的安全法規與飛機一樣嚴格，有時甚至更加嚴格。如今，只有現場的工業級 FDM 印表機才能滿足這些嚴格的規定。德國聯邦鐵路公司正在與 Formlabs 公司和其他合作夥伴聯手，開發工作流程、工藝和材料，以便在未來通過認證以滿足這些要求。