3D-Druck lässt Züge pünktlicher fahren

Pünktlichkeit ist eine Tugend und im Bahnverkehr ein bedeutender Wirtschaftsfaktor für die Betreiber. Die Gründe vieler Verspätungen sind oft technischer Natur. Defekte Bauteile in und an den Zugwaggons können für die Fahrpläne fatale Folgen haben. Die 3D-Druckexperten von Stratasys haben die Problematik erkannt und bieten Bahnunternehmen praktische Lösungen aus dem 3D-Drucker an. So erfüllt Rail Industry Solution die Anforderungen für Personenzüge und Stadtbahnen. Die hierbei eingesetzten Materialien sind nach der europäischen Norm EN 45545-2 ausgelegt.

Im Rahmen der Messe Formnext präsentierte Stratasys seine Lösung für die Bahnindustrie, damit Personenzüge pünktlicher fahren. Bahnbetreiber sollen durch den Einsatz des Ultem 9085 Resin und des Materials Antero 800NA für die Fertigung mit dem Stratays Fortus 3D-Drucker profitieren. Der Drucker macht eine additive Fertigung für die bedarfsgerechte Ersatzteilherstellung möglich.

Blueprint, die Beratungsgesellschaft von Stratasys für additive Fertigung, schätzt, dass auf einen aus dem Betrieb genommenen Zug einer großen Nahverkehrslinie in den USA täglich Servicekosten in Höhe von 18 000 Euro entstehen. Oftmals ist ein einziges Bauteil, das normalerweise weniger als 100 Euro kosten würde, der Grund dafür, dass ein Zug ausfällt. Die Nutzungsdauer von Zügen liegt in der Regel bei 35 bis 45 Jahren. Deshalb ist es schwierig, Ersatzteile zu beschaffen, was das Problem noch verschärft. Mittels additiver Fertigung erhalten die Bahnbetreiber, die von ihnen benötigten Bauteile innerhalb von ein oder zwei Tagen, egal, wie speziell das Bauteil oder wie alt das Zugabteil ist. Dies verringert die Zeit im Wartungslager und führt zu einer drastischen Kostenreduzierung.

„Wir sehen immer wieder, dass Unternehmen aller Branchen entdecken, wie additive Fertigung den Kundendienst verbessert, die Wartungs- und Betriebskosten optimiert und leichtere, langlebigere Bauteile hervorbringt”, sagt Andreas Langfeld, EMEA President von Stratasys. „Die Bahnindustrie ist keine Ausnahme. Das alte Vorgehen, Züge durch teuren Lagerbestand oder langsame und kostspielige traditionelle Fertigung am Laufen zu halten, wird durch ein digitales Inventar und 3D-Druck nach Bedarf ersetzt. Beispielhaft hierfür stehen einige der größten europäischen Unternehmen im Schienenpersonenverkehr.”

Die zur Deutschen Bahn gehörende und im britischen Derby ansässige DB ESG, hilft Bahnbetreibern und Schienenfahrzeugbesitzern dabei, Züge durch den Nachbau obsoleter Bauteile in Betrieb zu halten. „Durch additive Fertigung können wir effizient Bauteile für Personenzüge herstellen, die sich von bereits vorhandenen Bauteilen nicht unterscheiden”, sagt Martin Stevens, Mechanical Engineering Manager bei DB ESG. Er berichtet weiter von den Vorteilen, die die additive Fertigung bietet: „Die verschiedenen EN 45545-2-konformen Materialien von Stratasys ermöglichen uns den Nachbau von Innenbauteilen wie etwa Haltegriffen, mit Freiformkurven, die traditionell nur mit Guss- oder Spritzgussverfahren gefertigt werden konnten. Teure Werkzeuge sind nicht mehr erforderlich und die Lieferzeiten verringern sich entsprechend. Mit der Stratasys Software GrabCAD Print können wir die Druckparameter genau bestimmen, um eine einheitliche Bauteilfertigung bei verschiedenen Dienstleistern zu gewährleisten.”

Zu den bahnqualifizierten Materialien von Stratasys zählt das Ultem 9085 Resin, ein schwer entflammbarer Hochleistungsthermoplast, der alle Gefahrenstufen (HL1, HL2 und HL3) der EU-Norm EN 45545-2 erfüllt. Es hat eine besondere Festigkeit, Hitzebeständigkeit und eine hohe Schlagzähigkeit. Ein weiteres Material ist der PEKK-basierte Thermoplast Antero 800NA mit mechanischen Eigenschaften wie hohe Festigkeit, hohe Hitzebeständigkeit, Robustheit und Verschleißfestigkeit. Das Material erfüllt die Norm EN 45545-2 und kann zur Fertigung verschiedener Komponenten genutzt werden. Beide Materialien eignen sich für die Stratasys Fortus-Drucker, die speziell für die Produktion sowie den Anlagenbau entwickelt wurden. Sie sind mit der Softaware GrabCAD kompatibel.

Der deutsche Hersteller Bombardier Transportation verwendet die „Rail Industry Solution“ von Stratasys, um den Entwicklungsprozess neuer Züge zu beschleunigen. Dies umfasst den 3D-Druck von Innen- und Außenteilen von Zügen, wie etwa Luftkanäle, Gehäuse und Kabelhalter. „Beim Entwicklungsprozess für neue Züge verfolgen wir das Ziel, die Produktion von projektspezifischen Bauteilen zu beschleunigen, deren Konstruktion einige Zeit in Anspruch nimmt”, sagt André Bialoscek, Head of Vehicle Physical Integration bei Bombardier in Henningsdorf. „Dabei muss die Funktionalität, Sicherheit und Reproduzierbarkeit auch bei beschleunigter Produktion insgesamt weiter gewährleistet sein. Mit der Stratasys Rail Industry Solution ist all dies möglich – für unsere Abteilung ist dies ein bahnbrechender Wandel.” 

Angel Trains, eine der führenden britischen Zugleasingfirmen, nutzt die Stratasys „Rail Industry Solution“, um verschiedene direkt ersetzbare Bauteile zu fertigen, darunter Fahrgastarmstützen, Haltegriffe und Ausstattungsabdeckungen. fl