Premier fabricant d’imprimantes 3D Stratasysen collaboration avec la société britannique d’exploitation de matériel roulant (ROSCO) Trains des angesCabinet de conseil en ingénierie basé à Derby BD ESGet opérateur ferroviaire Chemins de fer de Chiltern testent des pièces imprimées en 3D à bord d’un train au Royaume-Uni.

Apparemment, les premiers composants imprimés en 3D déployés dans un train de voyageurs en service dans le pays, les pièces comprennent quatre accoudoirs et sept poignées de maintien. Ils ont été installés et testés avec succès sur les trains de Chiltern Railways, dans le but de démontrer les avantages de l’impression 3D pour l’industrie ferroviaire, à savoir l’accélération du processus d’approvisionnement en pièces de rechange.

« C’est une période passionnante pour l’industrie ferroviaire britannique », commente James Brown, ingénieur des données et des performances, Angel Trains. « Grâce à cette technologie, les opérateurs ferroviaires peuvent être beaucoup plus réactifs pour remplacer les pièces faisant face aux passagers qui sont endommagées ou vandalisées. »

« Une pièce de rechange imprimée en 3D peut être produite à la demande et installée immédiatement. »

Pièces imprimées en 3D sur le train Chiltern Railways. Photo via Stratasys.

Un consortium s’attaque à l’industrie ferroviaire grâce à l’impression 3D

La collaboration intersectorielle entre Angel Trains, DB ESG et Stratasys a été annoncée pour la première fois en décembre 2018, où il a été révélé que les entreprises s’associaient pour Impression 3D de pièces de rechange pour trains.

En tant qu’entreprise ROSCO, Angel Trains possède et entretient des wagons et des moteurs de chemin de fer, et les loue à des sociétés d’exploitation de trains, comme Chiltern Railways, le Grand chemin de fer de l’Ouest (GWR) Trains East Midlandet Arrivée Rail Londres.

DB ESG, quant à elle, est une société de conseil détenue par la principale compagnie ferroviaire européenne Deutsche Bahnl’entreprise à l’origine du la mobilité devient un réseau additif. Deutsche Bahn utilise également l’impression 3D pour le sur demande remplacement de pièces sur les trainsen partenariat avec des gens comme GEFERTEC et 3VOTRE ESPRIT à Pièces de rechange d’impression 3D.

L’objectif du consortium tripartite est de tirer parti de l’impression 3D pour surmonter les problèmes liés au remplacement des pièces obsolètes dans l’industrie ferroviaire britannique. Ces problèmes comprennent le petit nombre de parcs de trains au sein de l’industrie ferroviaire et leur état de vieillissement, certains ayant plus de 30 ans. Les opérateurs ferroviaires sont donc confrontés à plusieurs défis en matière d’entretien des véhicules et de remplacement des pièces.

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« Ces derniers temps, nous avons constaté une inquiétude croissante parmi les exploitants quant au fait qu’il est de plus en plus difficile de se procurer des pièces de rechange pour les flottes de trains plus anciens à un coût raisonnable et dans un court laps de temps », explique Brown. « Le problème est que les méthodes de fabrication traditionnelles ne permettent de produire que de gros volumes de pièces de rechange de manière rentable, même si un opérateur peut n’avoir besoin que de quelques pièces de train obsolètes à remplacer. De plus, les délais peuvent prendre des mois.

Accoudoirs imprimés en 3D sur les trains Chiltern Railways.  Photo via Stratasys.
Accoudoirs imprimés en 3D sur les trains Chiltern Railways. Photo via Stratasys.

Stratasys FDM fait gagner du temps et de l’argent aux opérateurs ferroviaires

L’impression 3D peut permettre aux exploitants de trains de se procurer des pièces de rechange plus rapidement, réduisant ainsi le temps nécessaire pour remettre les trains en service. Cela améliore à son tour à la fois la maintenance des trains et la qualité du service pour les passagers, ce qu’Angel Trains, DB ESG et Stratasys espèrent démontrer. « C’est pourquoi nous nous sommes associés à DB ESG et Stratasys, montrant comment les opérateurs peuvent surmonter ces obstacles en utilisant l’impression 3D pour produire la quantité exacte de pièces dont ils ont besoin à une fraction du temps et du coût des méthodes traditionnelles », ajoute Brown.

Par exemple, le délai de livraison pour les accoudoirs actuellement en service chez Chiltern Railways utilisant des méthodes de fabrication conventionnelles est d’environ quatre mois, selon Brown. Grâce à l’impression 3D Stratasys FDM, le même accoudoir peut être fabriqué en une semaine, ce qui réduit le délai de 94 % et permet d’économiser jusqu’à 50 % par pièce.

De plus, l’approvisionnement en poignées de maintien s’avère difficile car le fournisseur d’origine d’Angel Train n’est plus en activité. Pour fabriquer les pièces elles-mêmes, cela coûterait à l’entreprise jusqu’à 15 000 £ (18 587 $), car cela nécessiterait un investissement dans un nouvel outil de fabrication. Le délai de production de la pièce serait également de deux mois et demi. Cependant, les sept poignées de maintien ont été produites en trois semaines, avec un coût par pièce inférieur, grâce à l’impression 3D.

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Accoudoirs imprimés en 3D sur les trains Chiltern Railways.  Photo via Stratasys.
Accoudoirs imprimés en 3D sur les trains Chiltern Railways. Photo via Stratasys.

DB ESG était chargé de tester une gamme de matériaux d’impression 3D de qualité industrielle, en s’assurant qu’ils étaient conformes à la norme de l’industrie ferroviaire britannique EN45545-2. L’itération finale des pièces a été imprimée en 3D à l’aide de Stratasys Fortus 450mc imprimante 3D dans ULTEM 9085 résine. Le matériau a été certifié conforme aux normes d’incendie, de fumée et de toxicité de l’industrie ferroviaire. Martin Stevens, responsable de l’ingénierie mécanique chez DB ESG, commente : « L’obtention de la certification supprime un obstacle majeur qui a empêché une mise en œuvre plus généralisée de l’impression 3D dans les trains britanniques. »

« Notre rôle dans ce projet a été d’étudier la conception, la production et la finition des pièces FDM, de vérifier si les pièces sont conformes aux normes ferroviaires et de vérifier si elles fonctionnent dans les environnements d’exploitation. »

Le succès de l’essai signifie que le groupe a créé un processus de production reproductible de pièces imprimées en 3D conformes aux normes de l’industrie ferroviaire et adaptées à une utilisation dans les véhicules de tourisme. Stratasys, DB ESG et Angel Trains prévoient maintenant de commencer leur prochain essai avec Great Western Railway. Des pièces imprimées en 3D seront intégrées dans une sélection de trains de l’opérateur au cours des prochains mois.

Les trois entreprises étudient également comment l’impression 3D peut permettre des intérieurs personnalisés mieux adaptés aux déplacements des passagers. Par exemple, les entreprises ont testé des tables de dossier de siège imprimées en 3D avec des informations importantes en braille, comme l’emplacement des toilettes. Brown explique qu’une telle personnalisation est « sans précédent et ne peut être rendue possible que par l’impression 3D, offrant le potentiel d’améliorer considérablement à la fois le service des trains et l’expérience des passagers à l’avenir ».

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L’image en vedette montre des poignées de maintien imprimées en 3D installées sur le train Chiltern Railways. Photo via Stratasys.