铁路运输业应用3D打印技术迈入21世纪
中国3D打印网12月30日讯，铁路运输是我们全球基础设施的关键，在某些地方，面对复杂的气候条件，铁路运输可能是该地区基础设施的未来。由于这些原因，至关重要的是，在采用新的，可能更精简的制造技术方面，铁路行业必须保持领先地位。 Wabtec Corporation是对该行业采用至关重要的业务之一，该公司已成为3D打印技术的早期采用者，用于制造火车端部零件。
Wabtec全球增材制造（AM）负责人Jennifer Coyne表示，Wabtec（NYSE：WAB）的市值为139.6亿美元，是机车以及货运和旅客运输解决方案的制造商。该公司的根源于1869年成立的西屋制动公司（WABCO）。作为WABCO已有很长的历史，Wabtec最终在1999年由WABCO和MotivePower合并成立了自己的公司，并拥有下一个大型公司于2019年与GE Transportation合并后开始运营。随着进入铁路制造的新纪元，Wabtec已开始生产功率高达4,000马力（3兆瓦）的机车，并探索全电动火车。
Wabtec已成为GE Additive的H1金属粘结剂喷射系统的早期用户
最近在3DPOD上亮相的Coyne指出，3D打印在2015-2016年作为原型技术进入了人们视野，金属增材制造成为2017年公司战略的一部分。“那是我们组建团队并开始讨论和思考生产零件的时候。自2017年以来，我一直领导该团队。这是一个渐进的增长过程，但可能比大多数过程要快一点，因为我们在投资，组建团队和建立实验室以积极服务于内部业务以及我们的顾客。”该团队在宾夕法尼亚州西北部地区设有实验室，那里有Wabtec的大部分塑料和原型制作。在格罗夫城，该公司专注于使用粘合剂喷射和激光粉末床熔合（LPBF）的钢材和其他金属。特别是，Wabtec已成为GE Additive的H1粘合剂喷射技术的早期客户。北美最新的工厂将位于匹兹堡的91邻里（Neighborhood 91），该工厂将致力于向过境客户提供LPBF铝制零件。在印度的班加罗尔，Wabtec还使用惠普的Multi Jet Fusion为客户进行3D打印工业零件。
3D打印的组件范围从适配器和用于制动控制器的IOT防护罩到定制的点胶针头和传感器支架
Coyne可能认为Wabtec的加成策略“相当激进”，因此低估了它。与大多数行业相比，除可能的航空航天业外，Wabtec的3D打印增长仅与GE自身相匹配。自Coyne来自GE Transportation以来，这是有道理的。 Wabtec设定了与GE一样对添加剂的期望，并设定了到2025年3D打印25,000个零件的目标。2019年是该公司在火车上生产零件的第一年。总共有1200个单独印刷的副本，包含12个不同部分。原型零件的数量也差不多。
为此，Coyne说她想逐步增加3D打印生产的系列零件的数量。去年，它是12个独特的生产组件。今年，它的数量增加到25个。该公司将力争使这个数字翻倍，以便到明年，Wabtec的添加剂部门将成为“一台成熟的，上油良好的机器，以便我们可以真正地从那里扩展”，就像Coyne所说的那样。虽然，COVID-19几乎减慢了每个行业的发展速度，但Coyne说，将GE Transportation与Wabtec整合还存在一些挑战，因为她以前只处理货运，现在也必须处理过境问题。此外，前一家公司的客户大多位于北美，但随着Wabtec合并，客户更多地分布在国外。
“起初，我们有很多发动机零件，我们在其中找到了成功的地方-例如发动机热交换器-我们的技术发展日新月异，例如我们的排放标准推动了技术变革，” Coyne说。 “现在，当我们拥有更多样化的产品组合以及货运和中转时，可以快速前进，而且我们扩大了进行增材制造的理由。我们拥有备品备件，这对于运输来说更加令人担忧，因为它们使这些运输工具能够运行40年以上，因此备件最终成为非常独特的资产。因此，其中一些零件很难获得备件，因为供应商可能会倒闭等。然后他们还关心轻量化，这是房屋货运方面从未做到的事情。因此，这是我们发现添加剂实际上带来很多价值的另一个优势。”
Coyne能够详细说明3D打印与运输相比提供运费的不同价值主张。在货运中，实际上必须要有重量才能将车轮保持在轨道上，以便轮毂可以更硬地拉动并抓住轨道。反过来，3D打印一直在提高生产效率以及引擎的可靠性，而不是减轻重量。该公司能够缩小热交换器的尺寸，同时使它们更有效，更可靠地从发动机排出废热。在热交换器和涡轮增压器零件的批量生产中使用添加剂技术的好处是，交货时间减少了80％，库存减少了75％至80％。
相比之下，运输更着重于减轻体重。受到3D打印影响的零件包括气动阀和具有大量内部通道的部件，这些通道通常需要大量的机械加工和精加工。在为运输火车准备零件时，Wabtec能够将重量减轻75％，从7公斤减轻到了两个半。
Wabtec还是欧洲Mobility Goes Additive组织的成员，该组织在铁路3D打印行业的正规化方面非常成功，以至于已经扩展到创建医疗3D打印网络。据Coyne称，与美国相比，欧洲对3D打印的采用已经非常成熟，部分原因是添加剂比运输更适合产品线。特别是，欧洲公司似乎希望通过零件合并来执行轻量化。
美国和欧洲之间的一大不同之处是使用铁路进行整体运输，包括长途运输。支持绿色新政方式使美国基础设施更具可持续性的方法的拥护者们提倡在该国使用高铁。当被问及美国高铁的发展时，科恩建议轨道交通将在城市地区继续发展，但对于长途国家旅行而言则不那么容易。“我们对公共交通的看法有所不同，这是因为美国与欧洲和亚太地区的人口密度较高。只是，我们面临着更大的城市进一步挑战的挑战，我的观点是，我们将继续看到城市中的人员搬运者有更多的发展和技术进步，但是用铁路在全国各地搬运人和在铁路中在全国搬运货物一样不现实也不经济。美国我们刚刚发布了一份可持续发展报告，其中仅讨论了铁路效率与卡车效率（例如，搬运货物）的关系。当您谈论类似的事情时，这确实很有意义，但是当您谈论搬迁人员时，这里和世界其他地方总是看起来不一样。”
如果不了解经济学，以及航空和铁路运输公司，石油巨头以及美国政府之间可能的关系，那么在美国发展高铁似乎也不是完全不可能的。总土地面积比美国大城市中心也彼此分散，但高铁比任何其他国家都高。美国高铁协会会长安迪·昆兹（Andy Kunz）认为，这可能是更多的石油利益问题，阻碍了该国的高铁和公共交通。
即使高铁不是美国的长途运输解决方案，一些城市环境规划人员仍然认为，电气化对于向可再生能源的过渡至关重要。在这方面，Wabtec已开发了由20,000个电池单元组成的100％电池供电的货运机车，并配备了行程优化系统，可优化能量分配。在2021年第一季度进行的一项试点计划中，该电池机车将与柴油机车一起在混合动力机车中运行，该机车在加利福尼亚州圣华金河谷（San Joaquin valley）上行驶了350英里。
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