探秘3D打印在DB德國鐵路發(fā)揮何等作用

2016年美國Local Motors （大陸汽車）推出了一輛3D打印智能巴士Olli, 2017年Local Motors與德國鐵路公司（DB)合作，籌劃Olli巴士在德國的城市中投入使用。然而，3D打印技術(shù)對于德國鐵路公司來說并不僅僅是制造公交車，這種技術(shù)還被廣泛用到了維修領(lǐng)域。

全面地引入3D打印技術(shù)并非一帆風順，德國鐵路公司負責增材制造項目的團隊先后在德國走訪了公司內(nèi)部四十個維修點，試圖說服他們消除對3D打印所持的懷疑態(tài)度。增材制造項目團隊還給他們的同事展示了沉甸甸的金屬3D打印零件，由此逐漸說服德國鐵路的售后維修部門接受3D打印技術(shù)。

此后，德國鐵路公司在每個維修工作站中確定了至少一名或兩名3D打印專家，并確定哪些零部件可以通過3D打印技術(shù)受益。事實證明，有很多火車零件適用于3D打印，包括咖啡機的備件、外掛鉤、方向盤蓋、頭枕框架、盲人旅行者的盲文路標等等。

德國鐵路并不局限于使用一種3D打印技術(shù)，因為他們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了塑料和金屬增材制造的不同優(yōu)勢。當前德國鐵路公司用于塑料打印的材料主要是PA-12尼龍材料。用于金屬3D打印的材料主要是鋁合金材料，最近德國鐵路還開始通過3D打印來制造鈦合金零件。

通過與專門從事3D打印的公司合作，德國鐵路已經(jīng)能夠利用最先進的增材制造技術(shù)，而不是投資設(shè)備本身。事實上，為了促進物流部門增材制造解決方案，德國鐵路甚至于2016年9月成立了“移動增材制造”網(wǎng)絡(luò)。

目前，德國鐵路的移動增材制造網(wǎng)絡(luò)已有50名公司，其中包括西門子、Concept Laser、Materialize、EOS、Stratasys、Autodesk等公司。

像航空航天工業(yè)那樣，德國鐵路在采用3D打印零件方面面臨的主要挑戰(zhàn)之一就是符合嚴格的安全要求。 某些方面，火車的安全要求甚至比飛機要嚴格得多，主要因為乘客需要乘坐長時間，而這對零件的抗磨損性和穩(wěn)定性提出了很高的要求，并且列車的零件需要滿足阻燃的性能要求。

零件的阻燃性能對火車來說至關(guān)重要，當前，德國鐵路想要制作一種阻燃的3D打印材料，可用于與乘客緊密接觸的位置，如頭枕或扶手。

3D打印技術(shù)對產(chǎn)品供應(yīng)鏈產(chǎn)生的潛在影響是3D打印技術(shù)受到關(guān)注的重要原因之一。傳統(tǒng)模式下，標準化的產(chǎn)品需要在特定的工廠中集中進行大批量生產(chǎn)，然后通過倉儲、物流、分銷抵達用戶手中。在此過程中，不僅生產(chǎn)時間長，碳排放高，還包含了昂貴的物流成本。而采用3D打印制造模式，用戶可以將產(chǎn)品的3D模型提交至最近的3D打印工廠或服務(wù)中心，按需進行生產(chǎn)。

3D打印對備品備件的供應(yīng)鏈也在產(chǎn)生同樣的影響。為此，有的企業(yè)已進行布局，例如，波音公司申請的飛機備品備件3D打印相關(guān)的專利，按照這個專利進行管理，波音公司可以不用設(shè)立多個庫存中心存放零件備件，然后再運輸?shù)叫枰奈恢?，而只需搭建其一個擁有零備件CAD設(shè)計文件的在線模型庫，任何地方只需一臺3D打印機就可以在幾分鐘或幾小時內(nèi)制造出想要的備件。2016年法國的家用電器零售商推出了在線的備品備件模型庫，向3D打印備品備件領(lǐng)域邁出了正式的一步。

不僅僅是德國鐵路和家用電器，2016年，戴姆勒公司曾通過兩項新計劃將3D打印技術(shù)的應(yīng)用推向生產(chǎn)領(lǐng)域，戴姆勒的計劃包括包括推出奔馳卡車塑料配件的3D打印服務(wù)，以及在2018奔馳S級轎車中使用3D打印零部件。戴姆勒公司將3D打印技術(shù)應(yīng)用在巴士零部件及配件的生產(chǎn)領(lǐng)域主要出于兩方面的原因。一方面，是3D打印技術(shù)在小批量生產(chǎn)中的便捷性，戴姆勒公司表示，利用3D打印設(shè)備制造汽車零部件時，在幾日之內(nèi)即可進行交付。相比注塑成型工藝來說，用3D打印設(shè)備直接制造塑料零部件時無需制造注塑模具，這對于訂購50個以下小批量零部件的客戶來說是非常經(jīng)濟的。同時對于戴姆勒來說，不需要進行這些零部件的大批量生產(chǎn)，該方式避免了零部件的庫存壓力。

最近奔馳汽車通過3D打印技術(shù)生產(chǎn)了汽車零件，此零件是由鑄鋁合金制成用來替代老梅賽德斯-奔馳卡車的恒溫器。因為成本效益和創(chuàng)造的靈活性，所以這個豪華品牌會選擇將專業(yè)的3D技術(shù)運用到備品備件領(lǐng)域。為那些存有量稀少的車型保有大量的備品備件無疑是不經(jīng)濟的，而通過3D打印技術(shù)意味著梅賽德斯-奔馳可以靈活快速地生產(chǎn)小批量或單個零件。

在交通領(lǐng)域，通過3D打印來完成備品備件的生產(chǎn)對于航空航天領(lǐng)域來說優(yōu)勢尤其明顯，增材制造在新的零件和備品備件制造方面對于縮短交貨期有著顯著的優(yōu)點。航空專家認為比傳統(tǒng)方式縮短80％的制造時間，同時還可以顯著提高零部件的性能。 增材制造方式可以顯著改變目前航空零部件的庫存狀態(tài)。把設(shè)計圖紙輸入到打印機就可以快速制造出零部件將大大降低航空零部件的庫存。

商用飛機的使用壽命在30年，而維護和保養(yǎng)飛機的原制造設(shè)備是非常昂貴的。根據(jù)空客，通過增材制造技術(shù)，測試和替換零部件可以在2周內(nèi)完成，這些零件可以被快速運到需要維修的飛機所在地，省時省力的幫助飛機重新起飛。通過3D打印技術(shù)，不再需要保有大量的零部件以防飛機有維修需求，這些大量的零部件的生產(chǎn)也是十分昂貴和浪費資源的。當然，對于舊的機型，尤其是數(shù)據(jù)丟失的型號，保有原來的零部件還是需要的。
補充資料：德國鐵路股份公司（Deutsche Bahn AG），簡稱德國鐵路（DB），是一家總部設(shè)于柏林的德國國有運輸公司，于1994年在法蘭克福創(chuàng)立，由原德國聯(lián)邦鐵路及德國國營鐵路合并而成。公司重心于2000年遷至柏林，入駐位于波茨坦廣場旁新落成的鐵路塔。該集團的開發(fā)和其它一些中央部門則仍設(shè)在法蘭克福。目前，它是僅次于德國郵政的世界第二大運輸企業(yè)，也是歐洲最大的鐵路運營商及鐵路基建商。

來源：3D科學谷
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