Stratasys: 3D-Drucklösungen für die Bahnindustrie

Bei einer Pressekonferenz auf der Fachmesse Formnext 2019 präsentierte Stratasys seine Lösung für die Bahnindustrie, damit Personenzüge – von Langstreckenzügen bis zur U-Bahn – häufiger pünktlich fahren und so möglicherweise Tausende von Euro täglich sparen. Durch den Einsatz des ULTEM 9085 Resin und des Materials Antero 800NA für die Fertigung mit dem Stratays Fortus 3D-Drucker sind Bahnbetreiber bestens aufgestellt, um additive Fertigung für die bedarfsgerechte Herstellung von Ersatzteilen zu nutzen, die strenge staatliche Zertifizierungsanforderungen hinsichtlich der Brandschutzrichtlinien erfüllen müssen. Beide Materialien entsprechen der EU-Norm EN 45545-2 für Bahnanwendungen.

Zum Stratasys Ökosystem von Kunden und Partnern, die von der Schienenlösung profitieren, gehören derzeit Angel Trains, Bombardier Transportation, Chiltern Railways, DB ESG und Siemens Mobility.

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 EUR entstehen. Oftmals ist ein einziges Bauteil, das normalerweise weniger als 100 EUR kosten würde, der Grund dafür, dass ein Zug ausfällt. Die Nutzungsdauer von Zügen liegt in der Regel bei 35-45 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.

„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 ausgezeichnetes Festigkeit zu Gewicht Verhältnis, hervorragende Hitzebeständigkeit und hohe Schlagzähigkeit. Ein weiteres Material ist der PEKK-basierte Thermoplast Antero 800NA mit mechanischen Eigenschaften wie hohe Festigkeit, hohe Hitzebeständigkeit, Zähigkeit und Verschleißfestigkeit. Das Material erfüllt die Norm EN 45545-2 und kann zur Fertigung verschiedenster Komponenten genutzt werden. Beide Materialien eignen sich für die Stratasys Fortus-Drucker, die speziell für die Produktion sowie die Anlagenbau entwickelt wurden, weil dort große Bauteile mit hoher Genauigkeit und Reproduzierbarkeit benötigt werden. Sie sind kompatibel mit der Softaware GrabCAD Shop zur optimalen Verwaltung von Arbeitsaufträgen in zentralisierten 3D-Druck-Shops.

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. „Die Beschaffung von Ersatzteilen für ältere Züge in kurzer Zeit und zu angemessenen Kosten wird immer schwieriger und stellt Zugbetreiber vor verschiedene Herausforderungen”, erläutert James Brown, Data and Performance Engineer bei Angel Trains. „Mit den bahnqualifizierten Materialien sowie den produktionstauglichen Fortus-Druckern von Stratasys können wir schnell und zuverlässig Ersatzteile entwickeln und herstellen, die allen erforderlichen Bahnstandards entsprechen. Auf diese Weise sind wir dazu in der Lage, Kosten und Vorlaufzeiten zu verringern und zugleich die Wartungszeiten wegen Überalterungsproblemen zu reduzieren. Mit Blick auf die Lieferkette für ältere Züge können Bahnbetreiber angesichts dieser hochinteressanten Technologie beruhigt sein. Sie wird in Zukunft dafür sorgen, das Fahrgasterlebnis zu verbessern.”

Erfahren Sie mehr über die Stratasys Lösungen für die Bahnindustrie. Lesen Sie die Analyse von Blueprint zu den Aspekten von 3D-Druck im Stadtbahnverkehr.

ÖBB und DB setzen schon seit Jahren auf 3D-Druck

Die ÖBB setzen schon seit einigen Jahren auf den 3D-Druck. So sind bei ÖBB-Technische Services inzwischen bereits mehr als tausend Teile gedruckt und eingebaut worden. Aktuell wird intensiv an neuen Werkstoffen und Fertigungsmethoden gearbeitet, teilt das Unternehmen in einer Pressemitteilung mit.

“Additive Fertigung ergänzt unsere bestehende Fertigung optimal. Leichtbau und Optimierung der Funktionalität werden im Schienenverkehr immer wichtiger. Wir machen mit dem 3D-Druck nicht mehr erhältliche Teile wieder verfügbar und ersetzen auch ältere Komponenten durch neue Teile, die durch ihre optimierte Bauweise die Energieeffizienz der Bahn weiter verbessern. Die additive Fertigung trägt direkt dazu bei, unser oberstes Ziel zu erreichen: Die höchstmögliche Verfügbarkeit unserer Züge nachhaltig sicherzustellen”, sagt DI Andreas Zwerger, Geschäftsführer ÖBB-Technische Services GmbH.

Die Deutsche Bahn arbeitet ebenfalls schon seit 2015 Ersatzteile mit Hilfe der additiven Fertigung her.