Fertigung für Hochgeschwindigkeitszüge mit Hochgeschwindigkeits-3D-Druckern

Wie Alstom die Lebensdauer seiner Hochgeschwindigkeitswagen mit 3D-gedruckten Ersatzteilen verlängert

Alstom ist eines der größten Eisenbahnunternehmen der Welt. Die Hochgeschwindigkeitszüge, die das Unternehmen herstellt, sind in allen wichtigen Eisenbahnmärkten auf 6 Kontinenten und in über 60 Ländern der Welt zu finden. Alstom hat seinen Hauptsitz in Frankreich und verfügt weltweit über Hunderte von Einrichtungen, darunter ein großes Produktions- und Servicezentrum in Sesto San Giovanni, Italien.

Dort sitzt Lorenzo Gasparoni – ein Produktleiter für 3D-Druck und 3D-Scannen. Der 3D-Druck wurde diesem Team im Rahmen eines Innovationsprojekts im Jahr 2019 vorgestellt, aber in den letzten Jahren hat er sich als Mainstream-Produktionsoption erwiesen.

Herausforderung

Instandhaltung alternder Schienenfahrzeuge rund um den Globus

Alstom stellt nicht nur fortschrittliche Hochgeschwindigkeitsmotoren und -waggons der nächsten Generation her, sondern bietet auch Dienstleistungen für einen großen Kundenstamm mit Flotten, die über 30 Jahre alt sein können. Bei alterndem Rollmaterial gibt es eine Vielzahl von Komponenten, die gewartet oder ausgetauscht werden müssen, um die Lebensdauer eines Schienenfahrzeugs zu verlängern. “In 30 Jahren gibt es vielleicht die ursprünglichen Lieferanten des Produkts nicht mehr, vielleicht wurden die Gussformen, die zur Herstellung der Teile verwendet wurden, zerstört, denn nach 30 Jahren entstehen Kosten für die Instandhaltung einer Gussform”, sagt Lorenzo. Es kann eine Herausforderung sein, Ersatzteile zu finden oder zu produzieren.

Mitte 2022 wurde Lorenzos Team mit der Aufgabe betraut, Hunderte von Fußstützen zu produzieren, die ersetzt werden mussten – sie würden den 3D-Druck als Alternative zu einem neuen Werkzeug und einer Gussform für relativ geringe Mengen verwenden. Ein 3D-Drucker mit höherer Geschwindigkeit würde auch dazu dienen, besser auf dringende Kundenwünsche reagieren zu können: “Für unsere Kunden ist es unwirtschaftlich, einen Zug anzuhalten, um auf Ersatzteile zu warten, daher müssen wir in der Lage sein, ihnen eine schnelle Lösung anzubieten.”

“Die Mindestbestellmenge beim Spritzgießen liegt bei über 500 Teilen, und bei diesem Volumen liegen die Kosten bei etwa 200 € pro Teil. Bei der NXE 400Pro gibt es keine Mindestbestellmenge, und die Kosten liegen bei 50 € pro Teil, so dass sie viel erschwinglicher ist.”

Lorenzo Gasparoni, Produktleiter für 3D-Druck und 3D-Scannen bei Alstom

Lösung

3D-Druck von 30 Fußrasten in 10 Stunden

In September 2022, Lorenzo’s team added an NXE 400Pro ultrafast 3D printer from Nexa3D. “We worked with 3DZ to find the right technology. At first we were considering SLS, but the post processing costs were too high. We also looked at a couple different resin options including Carbon, Envisiontec, and 3D Systems, but in the end after reviewing the printed parts and materials, we went with Nexa3D.” Lorenzo notes that the large build volume, high speed, monocomponent resins with an open platform were all key benefits that made the NXE 400Pro stand out.

Nachdem sie ihren neuen ultraschnellen 3D-Drucker installiert hatten, machten sie sich an die Arbeit und druckten Fußrasten. Es dauert nur 10 Stunden, um 30 Fußstützen auf dem NXE 400Pro zu produzieren. Das Harz xABS3843 – hergestellt von Henkel Loctite – ist ein hervorragender Ersatz für das Lexan, aus dem die ursprünglichen Fußstützen geformt wurden, und die Druckqualität ist so gut, dass kein Schleifen, Grundieren oder Lackieren erforderlich ist. Darüber hinaus weist Lorenzo darauf hin, dass die 3D-gedruckten Teile eine erhebliche Kostenersparnis mit sich bringen: Die Mindestbestellmenge für das Spritzgießen liegt bei über 500 Teilen, und bei dieser Menge liegen die Kosten bei etwa 200 € pro Teil. Bei der NXE 400Pro gibt es keine Mindestbestellmenge, und die Kosten liegen bei 50 € pro Teil, so dass es viel erschwinglicher ist.”

Bis heute hat das Alstom-Team über 100 Ersatzfußrasten hergestellt, die in Eisenbahnwagen eingebaut wurden. Lorenzo sieht Erfolge wie die Fußstütze als Beweis dafür, dass 3D-Drucker wie der NXE 400Pro verstärkt für Ersatzteile und darüber hinaus eingesetzt werden.