Ferroviario e Trasporti

La stampa 3D nel settore ferroviario e trasporti

 La stampa 3D e il settore Ferroviario

Presente in moltissimi ambiti, la stampa 3D sta facendo notizia anche nel settore ferroviario. La tecnologia offre numerosi vantaggi agli operatori del settore, soprattutto in termini di velocità e costi di produzione. Che si tratti di progettare braccioli, sedili o altri componenti per i treni, la produzione additiva si è rivelata un’alternativa più che praticabile in molte occasioni. Per comprendere meglio i diversi usi della stampa 3D nel settore ferroviario, 3Dnatives propone oggi di ripercorrere alcuni dei progetti più importanti del settore.

Perché le compagnie ferroviarie stanno adottando la stampa 3D industriale?

Costruire un treno non è un’impresa da poco, poiché richiede componenti di alta qualità per mantenere il treno sui binari, di solito per decenni.

Ma cosa succede quando alcuni componenti si rompono? Può essere relativamente facile trovare sostituti per parti prodotte di recente, tuttavia, quando si tratta di componenti creati 20 o 30 anni fa, il processo diventa complicato.

In molti casi le imprese ferroviarie si trovano ad affrontare la situazione in cui la produzione dei pezzi di ricambio di cui hanno bisogno è interrotta o i produttori non sono più in attività. Dato il numero limitato di pezzi di ricambio necessari, progettare nuovamente il componente e fabbricarlo, utilizzando metodi tradizionali adattati alla produzione in grandi volumi, spesso non ha senso dal punto di vista economico.

Anche il costo giornaliero dei tempi di inattività di un treno è piuttosto elevato, spingendo le compagnie ferroviarie a cercare nuovi modi per produrre pezzi di ricambio obsoleti in modo più rapido ed economico.

La stampa 3D sta diventando una delle tecnologie in grado di risolvere tali problemi. È una tecnologia di produzione digitale, il che significa che si basa su flussi di lavoro digitali e non richiede strumenti aggiuntivi, come gli stampi, per creare una parte.

La produzione senza utensili, consentita dalla stampa 3D, può ridurre significativamente i tempi di produzione dei pezzi di ricambio obsoleti, in alcuni casi fino al 95%. Il processo è spesso abbinato anche al reverse engineering, in particolare quando il progetto originale di una parte è andato perduto.

In questo modo, le compagnie ferroviarie possono accelerare il processo di manutenzione dei treni, riportandoli in servizio in modo più efficiente di prima.

Le prime parti identificate  stampate in 3D  sono state parti di macchine da caffè, ganci appendiabiti, coprivolanti, strutture di poggiatesta e persino segnaletica in Braille per i viaggiatori non vedenti. Tuttavia, l’elenco delle parti che possono essere stampate in 3D per il settore ferroviario è in continua espansione.

Un altro fattore trainante per l’adozione della stampa 3D nel settore ferroviario è la capacità di produrre ausili di produzione come maschere e dispositivi di fissaggio, più velocemente e su richiesta. Sebbene si tratti di un caso d’uso meno pubblicizzato, gli strumenti stampati in 3D sono in genere più leggeri delle controparti tradizionali e possono essere progettati ergonomicamente, garantendo una maggiore facilità d’uso per i lavoratori.

Tecnologie di stampa 3D utilizzate per parti ferroviarie

La maggior parte dei pezzi di ricambio e degli strumenti stampati in 3D per l’industria ferroviaria sono prodotti utilizzando tecnologie di additivi polimerici, come la fabbricazione di filamenti fusi (FFF) e la sinterizzazione laser selettiva (SLS). Le tecnologie sono ottimizzate per funzionare con materiali termoplastici ad alte prestazioni, come nylon e ULTEM.

Per essere utilizzati per i componenti dei treni, questi materiali devono essere conformi agli standard di sicurezza antincendio del settore. Diverse aziende offrono materiali termoplastici ritardanti di fiamma. Stratasys, ad esempio, ha sviluppato un materiale conforme allo standard ferroviario EN45545-2 per la sicurezza antincendio.

Markforged, uno sviluppatore di stampanti 3D composite, ha recentemente introdotto un materiale composito ignifugo a base di nylon. Il materiale ha lo scopo di ampliare la gamma di applicazioni della stampa 3D nel settore ferroviario, oltre che nell’industria aerospaziale, automobilistica e della difesa.

Mentre la maggior parte delle parti stampate in 3D per l’industria ferroviaria sono polimeri, anche la stampa 3D in metallo sta guadagnando terreno. Tecnologie come Selective Laser Melting (SLM) e Metal Binder Jetting sono adottate più frequentemente per realizzare parti con metalli come alluminio, acciaio e, più recentemente, titanio.

La stampa 3D nel settore ferroviario: un impatto trasformativo

I vantaggi dell’utilizzo della stampa 3D nel settore ferroviario stanno diventando sempre più evidenti. Le aziende del settore sono ansiose di implementare la tecnologia, di affrontare i problemi relativi ai pezzi di ricambio obsoleti e ai lunghi tempi di consegna per gli utensili e i componenti di uso finale.

Tuttavia, gli esempi sopra riportati mostrano che per la maggior parte delle aziende il viaggio della stampa 3D è appena iniziato. Ci vorrà tempo e denaro per capire come utilizzare la tecnologia al massimo delle sue potenzialità. Ma la ricompensa attesa alla fine del viaggio promette di determinare un impatto trasformativo e positivo sulle catene di fornitura e sulle operazioni di servizio ferroviarie.

Sfida per i trasporti

La stampa 3D offrirà numerose opportunità per fornire nuovi approcci e soluzioni ai problemi di trasporto esistenti, fornendo anche modi efficienti per lavorare e sviluppare progetti. Allo stesso tempo, è probabile che la tecnologia ponga molte sfide al modo in cui le agenzie di trasporto pianificano e conducono la loro attività. Ad esempio, i tempi per il processo decisionale e gli orizzonti di pianificazione si ridurranno. È probabile che i modelli di trasporto cambino e i piani di trasporto di 20-30 anni potrebbero essere sostanzialmente obsoleti rapidamente. Inoltre, i cambiamenti nella logistica dei trasporti potrebbero influire seriamente sulla necessità e sul finanziamento di importanti progetti portuali e di capitale intermodale che dipendono dall’aumento delle merci e del traffico della catena di approvvigionamento all’estero. Queste circostanze richiederanno ai responsabili delle decisioni in materia di trasporti di essere agili e decisi.

Pianificazione del movimento delle merci

La logistica della catena di approvvigionamento è probabilmente la prima attività su larga scala interessata, a partire dall’industria dei ricambi. Seguirà la maggior parte della distribuzione manifatturiera e delle costruzioni, riducendo l’attuale produzione di articoli da lontano e i costi di distribuzione. Pertanto, molte operazioni di produzione centralizzate in Asia o in America Latina lasceranno il posto a piccoli centri di produzione vicino agli utenti finali e/o alle aziende che stampano le proprie esigenze di prodotto. Gli impatti corollari potrebbero includere:

• Diversi modelli di traffico di camion e cambiamenti nell’uso del tipo di camion, come furgoni e camion più piccoli.
• È probabile che il traffico portuale e la distribuzione a lunga distanza si riducano, causando un declino dell’industria cargo, poiché in questo paese è possibile produrre più materiali per la stampa 3D. Ciò metterà a dura prova molti piani strategici portuali a lungo termine e finanziamenti per strutture nuove o ampliate e collegamenti intermodali per soddisfare la domanda degli Stati Uniti e potrebbe alterare i piani di gestione della congestione.
• Man mano che la stampa 3D si avvicina agli utenti finali, i modelli di business tradizionali di 15-20 anni per la produzione lasceranno il posto a strategie aziendali agili in grado di spostare rapidamente la posizione e i prodotti per soddisfare le nuove esigenze. Ciò significa che la pianificazione tradizionale dei trasporti che coinvolge il rapporto tra i centri per l’impiego e le abitazioni potrebbe non essere così prevedibile; Richiederà ai pianificatori dei trasporti di essere agili nel modo di affrontare i cambiamenti nelle esigenze di mobilità locale.
• Ci si può aspettare una riduzione del carico aereo che influisce anche sui livelli di carico urgenti e di alto valore, poiché le parti possono essere prodotte quando e dove sono necessarie.

Design e Materiali

• La stampa 3D fornirà ai responsabili delle decisioni nel settore dei trasporti opportunità creative per progettare strutture e strutture che in precedenza non erano possibili o erano troppo costose. Un piccolo esempio sono i muri antirumore, utilizzando la stampa 3D i progetti e i materiali dei muri antirumore non saranno limitati agli stampi disponibili e potrebbero essere progettati per riflettere l’identità della comunità, fornendo una dimostrazione coinvolgente in incontri pubblici.
• Piccoli ponti e pensiline per autobus potrebbero essere fabbricati presso o vicino al sito e potrebbero essere progettati per adattarsi all’ambiente mentre le strutture mantengono la loro integrità e sicurezza.
• Gli involucri compositi che non solo rafforzano le pile dei ponti e riducono la necessità di sostituire i ponti potrebbero essere prodotti in loco, riducendo i costi e accelerando la capacità di ripristinare rapidamente la funzionalità del ponte.

Gestione delle organizzazioni di trasporto e pianificazione del cambiamento

• La pianificazione dei trasporti sarà influenzata dalla nuova tecnologia, poiché nuovi metodi e strumenti saranno disponibili per i pianificatori attraverso applicazioni 3D. La sensibilizzazione del pubblico e la conformità ambientale potrebbero essere rese più facili in quanto la tecnologia consente ai funzionari dei trasporti di lavorare in modo più creativo con gli interessi della comunità e delle normative.
• Esiste un reale potenziale di risparmio sui costi, in quanto ci saranno nuove opportunità per migliorare la gestione degli asset e ottenere cicli di vita più lunghi, liberando la domanda di beni strumentali e riducendo anche i costi.
• Alle agenzie di trasporto saranno richieste nuove competenze e formazione.
• La stampa delle parti ridurrà la necessità di grandi scorte per flotte e attrezzature e migliorerà la capacità di riparare e/o sostituire rapidamente le apparecchiature. Anche le parti obsolete possono essere stampate senza la necessità di ordini speciali.
• La stampa 3D implica nuove leggi sul copyright e sui brevetti, nonché nuovi contratti e proposte di appalto.
• Il finanziamento di grandi investimenti intermodali e autostradali diventerà più difficile da finanziare, poiché è probabile che la necessità e le entrate per gli investimenti diminuiscano.

Conclusione

È probabile che la stampa 3D sia un punto di svolta per i trasporti statunitensi e le agenzie che li supportano. Siamo all’apice dell’implementazione globale della stampa 3D. La tecnologia influenzerà tutti gli aspetti del trasporto, che si tratti di pianificazione e gestione, manutenzione e operazioni, sviluppo del capitale e finanza, risorse umane e legale. I sistemi di trasporto saranno cambiati, molti sul serio. Comprendere la tecnologia e il suo impatto sui nostri trasporti ora è fondamentale per prendere decisioni aziendali e di capitale a breve termine e future. La stampa 3D può produrre creatività e opzioni e risparmiare denaro. Può anche creare scompiglio per chi non è preparato. È una nostra scelta.