探秘3D打印在DB德國(guó)鐵路發(fā)揮何等作用

2016年美國(guó)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(guó)鐵路公司（DB)合作，籌劃Olli巴士在德國(guó)的城市中投入使用。然而，3D打印技術(shù)對(duì)于德國(guó)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(fēng)順，德國(guó)鐵路公司負(fù)責(zé)增材制造項(xiàng)目的團(tuán)隊(duì)先后在德國(guó)走訪了公司內(nèi)部四十個(gè)維修點(diǎn)，試圖說服他們消除對(duì)3D打印所持的懷疑態(tài)度。增材制造項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)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(guó)鐵路的售后維修部門接受3D打印技術(shù)。

此后，德國(guó)鐵路公司在每個(gè)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(shí)證明，有很多火車零件適用于3D打印，包括咖啡機(jī)的備件、外掛鉤、方向盤蓋、頭枕框架、盲人旅行者的盲文路標(biāo)等等。

德國(guó)鐵路并不局限于使用一種3D打印技術(shù)，因?yàn)樗麄円呀?jīng)發(fā)現(xiàn)了塑料和金屬增材制造的不同優(yōu)勢(shì)。當(dāng)前德國(guó)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(guó)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(guó)鐵路已經(jīng)能夠利用最先進(jìn)的增材制造技術(shù)，而不是投資設(shè)備本身。事實(shí)上，為了促進(jìn)物流部門增材制造解決方案，德國(guó)鐵路甚至于2016年9月成立了“移動(dòng)增材制造”網(wǎng)絡(luò)。

目前，德國(guó)鐵路的移動(dòng)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(guó)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(yán)格的安全要求。 某些方面，火車的安全要求甚至比飛機(jī)要嚴(yán)格得多，主要因?yàn)槌丝托枰�乘坐長(zhǎng)時(shí)間，而這對(duì)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(duì)火車來說至關(guān)重要，當(dāng)前，德國(guó)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(duì)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(biāo)準(zhǔn)化的產(chǎn)品需要在特定的工廠中集中進(jìn)行大批量生產(chǎn)，然后通過倉(cāng)儲(chǔ)、物流、分銷抵達(dá)用戶手中。在此過程中，不僅生產(chǎn)時(shí)間長(zhǎng)，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(jìn)行生產(chǎn)。

3D打印對(duì)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(jìn)行布局，例如，波音公司申請(qǐng)的飛機(jī)備品備件3D打印相關(guān)的專利，按照這個(gè)專利進(jìn)行管理，波音公司可以不用設(shè)立多個(gè)庫(kù)存中心存放零件備件，然后再運(yùn)輸?shù)叫枰�的位置，而只需搭建其一個(gè)擁有零備件CAD設(shè)計(jì)文件的在線模型庫(kù)，任何地方只需一臺(tái)3D打印機(jī)就可以在幾分鐘或幾小時(shí)內(nèi)制造出想要的備件。2016年法國(guó)的家用電器零售商推出了在線的備品備件模型庫(kù)，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(guó)鐵路和家用電器，2016年，戴姆勒公司曾通過兩項(xiàng)新計(jì)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(jì)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(jí)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(shí)，在幾日之內(nèi)即可進(jìn)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(shí)無需制造注塑模具，這對(duì)于訂購(gòu)50個(gè)以下小批量零部件的客戶來說是非常經(jīng)濟(jì)的。同時(shí)對(duì)于戴姆勒來說，不需要進(jìn)行這些零部件的大批量生產(chǎn)，該方式避免了零部件的庫(kù)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?yàn)槌杀拘б婧蛣?chuàng)造的靈活性，所以這個(gè)豪華品牌會(huì)選擇將專業(yè)的3D技術(shù)運(yùn)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(jì)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(gè)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(duì)于航空航天領(lǐng)域來說優(yōu)勢(shì)尤其明顯，增材制造在新的零件和備品備件制造方面對(duì)于縮短交貨期有著顯著的優(yōu)點(diǎn)。航空專家認(rèn)為比傳統(tǒng)方式縮短80％的制造時(shí)間，同時(shí)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(kù)存狀態(tài)。把設(shè)計(jì)圖紙輸入到打印機(jī)就可以快速制造出零部件將大大降低航空零部件的庫(kù)存。

商用飛機(jī)的使用壽命在30年，而維護(hù)和保養(yǎng)飛機(jī)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(cè)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(yùn)到需要維修的飛機(jī)所在地，省時(shí)省力的幫助飛機(jī)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(jī)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(fèi)資源的。當(dāng)然，對(duì)于舊的機(jī)型，尤其是數(shù)據(jù)丟失的型號(hào)，保有原來的零部件還是需要的。
補(bǔ)充資料：德國(guó)鐵路股份公司（Deutsche Bahn AG），簡(jiǎn)稱德國(guó)鐵路（DB），是一家總部設(shè)于柏林的德國(guó)國(guó)有運(yùn)輸公司，于1994年在法蘭克福創(chuàng)立，由原德國(guó)聯(lián)邦鐵路及德國(guó)國(guó)營(yíng)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(chǎng)旁新落成的鐵路塔。該集團(tuán)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(guó)郵政的世界第二大運(yùn)輸企業(yè)，也是歐洲最大的鐵路運(yùn)營(yíng)商及鐵路基建商。

來源：3D科學(xué)谷
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