Ferrocarril y Transporte

Impresión 3D en el sector ferroviario y del transporte

La impresión 3D y el sector ferroviario

Presente en muchos ámbitos, la impresión 3D también es noticia en el sector ferroviario. La tecnología ofrece numerosas ventajas a los operadores del sector, especialmente en términos de velocidad y costes de producción. Ya sea diseñando reposabrazos, asientos u otros componentes para trenes, la fabricación aditiva ha demostrado ser una alternativa más que viable en muchas ocasiones. Para entender mejor los diferentes usos de la impresión 3D en el sector ferroviario, 3Dnatives propone hoy echar un vistazo a algunos de los proyectos más importantes del sector.

¿Por qué las empresas ferroviarias están adoptando la impresión 3D industrial?

Construir un tren no es poca cosa, ya que requiere componentes de alta calidad para mantener el tren en las vías, generalmente durante décadas.

Pero, ¿qué ocurre cuando se rompen algunos componentes? Puede ser relativamente fácil encontrar reemplazos para piezas de fabricación reciente, sin embargo, cuando se trata de componentes creados hace 20 o 30 años, el proceso se complica.

En muchos casos, las empresas ferroviarias se enfrentan a una situación en la que se interrumpe la producción de las piezas de recambio que necesitan o los fabricantes dejan de operar. Dado el número limitado de piezas de repuesto necesarias, el rediseño del componente y su fabricación, utilizando métodos tradicionales adaptados a la producción de grandes volúmenes, a menudo no tiene sentido desde el punto de vista económico.

El coste diario del tiempo de inactividad de un tren también es bastante elevado, lo que lleva a las empresas ferroviarias a buscar nuevas formas de producir piezas de repuesto obsoletas de forma más rápida y barata.

La impresión 3D se está convirtiendo en una de las tecnologías que puede resolver estos problemas. Es una tecnología de fabricación digital, lo que significa que se basa en flujos de trabajo digitales y no requiere herramientas adicionales, como moldes, para crear una pieza.

La producción sin herramientas, habilitada por la impresión 3D, puede reducir significativamente el tiempo de producción de piezas de repuesto obsoletas, en algunos casos hasta en un 95%. El proceso también suele combinarse con la ingeniería inversa, especialmente cuando se ha perdido el diseño original de una pieza.

De esta manera, las empresas ferroviarias pueden acelerar el proceso de mantenimiento de los trenes, volviéndolos a poner en servicio de manera más eficiente que antes.

Las primeras piezas impresas en 3D identificadas fueron piezas de máquinas de café, percheros, cubiertas de volantes, estructuras de reposacabezas e incluso señalización en braille para viajeros ciegos. Sin embargo, la lista de piezas que se pueden imprimir en 3D para la industria ferroviaria está en constante expansión.

Otro factor que impulsa la adopción de la impresión 3D en la industria ferroviaria es la capacidad de producir ayudas de fabricación, como plantillas y sujetadores, de forma más rápida y bajo demanda. Si bien este es un caso de uso menos publicitado, las herramientas impresas en 3D suelen ser más livianas que sus contrapartes tradicionales y pueden diseñarse ergonómicamente, lo que garantiza una mayor facilidad de uso para los trabajadores.

Tecnologías de impresión 3D utilizadas para piezas ferroviarias

La mayoría de las piezas de repuesto y herramientas impresas en 3D para la industria ferroviaria se producen utilizando tecnologías de aditivos poliméricos, como la fabricación de filamentos fundidos (FFF) y la sinterización selectiva por láser (SLS). Las tecnologías están optimizadas para trabajar con termoplásticos de alto rendimiento, como el nailon y el ULTEM.

Para ser utilizados en componentes de trenes, estos materiales deben cumplir con los estándares de seguridad contra incendios de la industria. Varias empresas ofrecen termoplásticos ignífugos. Stratasys, por ejemplo, ha desarrollado un material que cumple con la norma ferroviaria EN45545-2 para la seguridad contra incendios.

Markforged, un desarrollador de impresoras 3D compuestas, presentó recientemente un material compuesto ignífugo a base de nailon. El material está destinado a ampliar el abanico de aplicaciones de la impresión 3D en el sector ferroviario, así como en las industrias aeroespacial, automoción y defensa.

Si bien la mayoría de las piezas impresas en 3D para la industria ferroviaria son polímeros, la impresión 3D de metal también está ganando terreno. Tecnologías como la fusión selectiva por láser (SLM) y la inyección de aglutinante metálico se adoptan con mayor frecuencia para fabricar piezas con metales como el aluminio, el acero y, más recientemente, el titanio.

Impresión 3D en la industria ferroviaria: un impacto transformador

Los beneficios del uso de la impresión 3D en la industria ferroviaria son cada vez más evidentes. Las empresas de la industria están ansiosas por implementar la tecnología, abordar los problemas relacionados con las piezas de repuesto obsoletas y los largos plazos de entrega de las herramientas y componentes de uso final.

Sin embargo, los ejemplos anteriores muestran que, para la mayoría de las empresas, el viaje de la impresión 3D no ha hecho más que empezar. Se necesitará tiempo y dinero para descubrir cómo utilizar la tecnología en todo su potencial. Pero la recompensa esperada al final del viaje promete tener un impacto transformador y positivo en las cadenas de suministro y las operaciones de servicios ferroviarios.

Desafío de transporte

La impresión 3D ofrecerá numerosas oportunidades para proporcionar nuevos enfoques y soluciones a los problemas de transporte existentes, al tiempo que proporciona formas eficientes de trabajar y desarrollar diseños. Al mismo tiempo, es probable que la tecnología plantee muchos desafíos a la forma en que las agencias de transporte planifican y llevan a cabo sus negocios. Por ejemplo, se reducirá el tiempo para la toma de decisiones y los horizontes de planificación. Es probable que los patrones de transporte cambien, y los planes de transporte de 20 a 30 años pueden quedar sustancialmente obsoletos rápidamente. Además, los cambios en la logística del transporte podrían afectar seriamente la necesidad y el financiamiento de grandes proyectos portuarios e intermodales que dependen del aumento del tráfico de carga y de la cadena de suministro en el extranjero. Estas circunstancias requerirán que los responsables de la toma de decisiones en materia de transporte sean ágiles y resolutivos.

Planificación del movimiento de mercancías

La logística de la cadena de suministro es probablemente la primera actividad a gran escala afectada, empezando por la industria del mercado de repuestos. Seguirá la mayor parte de la distribución de fabricación y construcción, reduciendo la producción actual de artículos desde lejos y los costos de distribución. Por lo tanto, muchas operaciones de fabricación centralizadas darán paso a pequeños centros de producción cercanos a los usuarios finales y/o empresas que imprimen sus propias necesidades de productos. Los efectos corolarios podrían incluir:

• Diferentes patrones de tráfico de camiones y cambios en el uso del tipo de camión, como furgonetas y camiones más pequeños.
• Es probable que el tráfico portuario y la distribución de larga distancia se reduzcan, lo que provocará un declive en la industria de carga, ya que se pueden producir más materiales de impresión 3D en este país. Esto pondrá a prueba muchos planes estratégicos portuarios a largo plazo y la financiación de instalaciones nuevas o ampliadas y conexiones intermodales para satisfacer la demanda de Estados Unidos y podría alterar los planes de gestión de la congestión.
• A medida que la impresión 3D se acerca a los usuarios finales, los modelos de negocio tradicionales de 15 a 20 años para la fabricación darán paso a estrategias comerciales ágiles que pueden cambiar rápidamente la ubicación y los productos para satisfacer nuevas necesidades. Esto significa que la planificación tradicional del transporte que implica la relación entre los centros de trabajo y la vivienda puede no ser tan predecible; Será necesario que los planificadores del transporte sean ágiles a la hora de hacer frente a los cambios en las necesidades locales de movilidad.
• Cabe esperar una reducción de la carga aérea, lo que también afecta a los niveles de carga urgente y de alto valor, ya que las piezas pueden fabricarse cuando y donde se necesiten.

Diseño y Materiales

• La impresión 3D proporcionará a los responsables de la toma de decisiones en la industria del transporte oportunidades creativas para diseñar estructuras y estructuras que antes no eran posibles o eran demasiado caras. Un pequeño ejemplo son los muros de ruido, utilizando la impresión 3D, los diseños y materiales de los muros de ruido no se limitarán a los moldes disponibles y podrían diseñarse para reflejar la identidad de la comunidad, proporcionando una demostración atractiva en reuniones públicas.
• Se podrían fabricar pequeños puentes y marquesinas de autobús en el sitio o cerca de él y podrían diseñarse para adaptarse al entorno mientras las estructuras mantienen su integridad y seguridad.
• Las carcasas compuestas que no solo fortalecen los pilares de los puentes y reducen la necesidad de reemplazar los puentes podrían producirse en el sitio, lo que reduce los costos y acelera la capacidad de restaurar rápidamente la funcionalidad del puente.

Gestión de la organización del transporte y planificación del cambio

• La planificación del transporte se verá afectada por las nuevas tecnologías, ya que los planificadores dispondrán de nuevos métodos y herramientas a través de aplicaciones 3D. La divulgación pública y el cumplimiento ambiental podrían facilitarse a medida que la tecnología permita a los funcionarios de transporte trabajar de manera más creativa con los intereses y regulaciones de la comunidad.
• Existe un potencial real de ahorro de costes, ya que habrá nuevas oportunidades para mejorar la gestión de activos y lograr ciclos de vida más largos, liberando la demanda de bienes de capital y también reduciendo los costes.
• Se exigirá a las agencias de transporte que cuenten con nuevas competencias y formación.
• La impresión de piezas reducirá la necesidad de grandes inventarios para flotas y equipos y mejorará la capacidad de reparar y/o reemplazar equipos rápidamente. Incluso las piezas obsoletas se pueden imprimir sin necesidad de pedidos especiales.
• La impresión 3D implica nuevas leyes de derechos de autor y patentes, así como nuevos contratos y propuestas de adquisición.
• La financiación de grandes inversiones intermodales y autopistas será más difícil de financiar, ya que es probable que disminuyan las necesidades y los ingresos de inversión.

Conclusión

Es probable que la impresión 3D cambie las reglas del juego para el transporte y las agencias que lo apoyan. Estamos en la cúspide de la implementación global de la impresión 3D. La tecnología afectará a todos los aspectos del transporte, ya sea la planificación y la gestión, el mantenimiento y las operaciones, el desarrollo de capital y las finanzas, los recursos humanos y los asuntos jurídicos. Los sistemas de transporte habrán cambiado. Comprender la tecnología y su impacto en nuestro transporte ahora es fundamental para tomar decisiones comerciales y de capital a corto plazo y futuras. La impresión 3D puede producir creatividad y opciones y ahorrar dinero También puede causar estragos en aquellos que no están preparados. Es nuestra elección.