Amey, un fournisseur de services de soutien aux infrastructures basé au Royaume-Uni, a révélé des plans internes pour appliquer l’impression 3D au renouvellement des voies ferrées. Avec des dessins conceptuels fournis par le fabricant suisse de bras robotiques ABB, l’entreprise présente la construction d’un chariot de réparation indépendant, capable de se déplacer le long des voies ferrées et d’éliminer et de remplacer les défauts. Bien qu’encore à ses débuts, la société estime que plus de 60 % des lignes ferroviaires britanniques pourraient être rénovées à l’aide d’un tel système, ce qui entraînerait une économie de matériaux et des économies d’efficacité équivalant à plus de 40 millions de livres sterling par an.

« Chez Amey, nous explorons l’utilisation de l’impression 3D dans le secteur ferroviaire, en commençant par le renouvellement des voies », écrit Simon Grundy, responsable de l’innovation, Consulting & Rail chez Amey.

« L’impression 3D va fondamentalement changer la façon dont nous procédons au renouvellement des voies. »

Robots sur les voies ferrées – les avantages

Amey a été fondée en 1921 en tant qu’exploitant de carrière. En pleine croissance pendant la seconde guerre mondiale, l’entreprise participe à la construction de bases de la Royal Air Force. C’est aujourd’hui une filiale de la multinationale espagnole de transport Ferrovial.

Depuis 2018, Amey détient des contrats de réparation et de construction de rails pour Network Rail, couvrant les East Midlands, Londres et le nord-ouest du Royaume-Uni. Face à une demande croissante, le nombre de passagers pour ces services aurait doublé au cours des 20 dernières années. Bien que la fréquentation ait changé, une grande partie des lignes ferroviaires existantes du Royaume-Uni restent les mêmes et les réseaux subissent désormais une pression croissante pour moderniser les infrastructures de transport afin de mieux répondre aux besoins du public. Ceci, à l’heure actuelle, nécessite un travail manuel important.

« Les 190 000 personnes travaillant sur les chemins de fer britanniques vont au-delà pour s’assurer que le réseau continue de fonctionner », écrit Grundy, « Cependant, chaque seconde où ils sont sur les voies, ils sont en danger. » Une solution possible pour protéger la main-d’œuvre et répondre rapidement aux demandes de réparation est l’impression 3D robotisée in situ. « Non seulement cela réduira considérablement les accidents », soutient Grundy, « le même personnel sera qualifié pour faire fonctionner cette nouvelle technologie, protégeant ainsi notre main-d’œuvre pour l’avenir. »

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Les passagers devraient également bénéficier d’un tel système, car le système robotique fonctionnerait plus rapidement et plus efficacement, ce qui réduirait les délais de rénovation. « Le principal avantage est la réduction du temps nécessaire, permettant de rénover de plus petites sections dans des fenêtres plus petites, garantissant que le rail est ouvert plus longtemps », ajoute Grundy, « à l’avenir, une rénovation légère pourrait être effectuée régulièrement, en changeant le modèle d’affaires entièrement.

Réparation in situ imprimée en 3D

Le développement par Amey d’une unité d’impression 3D robotisée in situ se concentre actuellement sur la réparation et la remise à neuf des aiguillages et des passages à niveau, « un actif particulièrement sujet à des niveaux d’usure élevés et l’un des éléments d’infrastructure les plus vitaux de notre chemin de fer », note Grundy. . « Le projet rassemble des technologies de pointe, de la métrologie pour inspecter l’état actuel du chemin de fer, à l’enlèvement de matériaux adaptatif et automatisé, pour enlever l’ancienne voie. »

Dans un schéma conceptuel, un bras robotique ABB est représenté à l’intérieur d’une enceinte murée, ramassant et déplaçant un grand segment de voie. Dans le deuxième diagramme, un bras robotique plus petit est représenté à l’intérieur d’un wagon de chemin de fer, équipé de machines et de bonbonnes de gaz. Ce deuxième schéma propose un système au sein duquel du métal pourrait être déposé sur des segments de voie brisés. L’entreprise espère également pouvoir réaliser une fabrication additive à grande échelle dans ce projet, pour réparer des segments de voie de plusieurs mètres de long en une seule fois.

La vision est que les essais non destructifs (END) seraient appliqués aux dépôts d’essai de réparation de rails imprimés en 3D, « stockant des données vitales sur la nouvelle voie, cruciales pour la maintenance future », ajoute Grundy.

Concepts de rénovation de rails d’impression 3D robotique d’Amey. Image via ABB

Une opportunité croissante pour la FA

Bien qu’il s’agisse d’un projet ambitieux, le concept de rail imprimé en 3D d’Amey n’est pas sans précédent. Avec des technologies à grande échelle comme WAAM et EBAMM appliquées dans les industries aérospatiales et maritimes, les moyens de réaliser ce concept sont là. Ailleurs, la multinationale américaine d’ingénierie AECOM applique également l’impression 3D à la modernisation des réseaux de transport. En testant une Bristol Parkway, la société a développé une arche imprimée en 3D qui pourrait être utilisée pour installer de nouveaux équipements de signalisation numérique. Pour la société britannique d’exploitation de matériel roulant (ROSCO) Angel Trains, l’impression 3D est intégrée comme moyen d’approvisionnement en pièces de rechange. Pour Stratasys, partenaire d’Angel Trains, l’industrie ferroviaire dans son ensemble est devenue un domaine d’opportunité important après une accalmie des investissements dans l’automobile.

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« C’est un défi qui ne ressemble à aucun autre », conclut Grundy, « pourtant la confiance augmente à un rythme effarant à mesure que cette technologie est comprise et que l’on se rend compte que les composants nécessaires existent aujourd’hui. »

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L’image en vedette montre les concepts de rénovation de rails d’impression 3D robotique d’Amey. Image via ABB