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Componenti ferroviari di grandi dimensioni prodotti nella metà del tempo, con una riduzione dei costi del 30%

Kingsbury evidenzia un progetto di stampa 3D di successo realizzato con la tecnologia WAAM di Gefertec

L’Intercity Express delle ferrovie statali tedesche Deutsche Bahn (DB) è un sistema europeo continentale di treni ad alta velocità rinomato per il loro comfort e affidabilità. Ogni tanto, però, possono capitare spiacevoli inconvenienti, come è successo l’anno scorso quando due carrozze ferroviarie avevano bisogno di essere riparate. Entrambi richiedevano un nuovo ferma roll secondario, un componente in acciaio pesante imbullonato alla parte inferiore di ciascuna autovettura che limita il gioco laterale sulle curve strette per garantire la sicurezza in curva.

Si tratta di una parte fondamentale per la sicurezza il cui metodo di produzione degli ingegneri ferroviari sono riluttanti a cambiare. Tuttavia, DB è stata costretta a fare proprio questo, poiché il fermo secondario non è un articolo di servizio regolare ma una parte per la riparazione in caso di incidente e quindi normalmente non è tenuto in magazzino. Due erano necessari in tempi brevi, ma il problema era che il solito fornitore stava impiegando 10 mesi per consegnare i getti, dopodiché dovevano ancora essere lavorati con il solito processo sottrattivo. Inoltre, il preventivo era per una quantità minima d’ordine di quattro pezzi fusi.

Florens Lichte, Head of Additive Manufacturing di DB, ha spiegato: “A parte il tempo di consegna prolungato, avremmo anche dovuto pagare una cifra considerevole per gli strumenti iniziali”.

ferma roll secondario

“Niente di tutto questo era un’opzione per noi. Dovevamo ridurre drasticamente i tempi di fermo dei vagoni ferroviari per rimetterli in servizio in modo rapido ed economico. Quindi abbiamo deciso di stampare in 3D i componenti utilizzando il processo WAAM.

“È stata avviata una collaborazione con Gefertec, che ha prodotto le parti nella sua sede vicino a Berlino. Siamo stati in grado di ridurre il tempo di consegna di cinque mesi, aggiungendo che il costo complessivo è stato inferiore del 30%”.

Tobias Kruemberg, CEO di Gefertec, ha commentato: “La nostra azienda produce sistemi di stampa 3D in metallo CNC WAAM a 3 e 5 assi e offriamo anche un servizio di produzione in subappalto. Il vantaggio della nostra tecnologia è che molti chilogrammi di metallo possono essere depositati in un tempo relativamente breve”.

“Quando DB è arrivata da noi, abbiamo visto la produzione additiva dei fermi rullo secondari l’ideale per la nostra tecnologia. È perfetto per la produzione rapida di parti metalliche di alto valore in piccole quantità a un costo ridotto, quindi questa applicazione rappresentava un valido business case”.

I due componenti sono stati debitamente prodotti su una macchina WAAM a 5 assi arc405 in un tempo ciclo di 36 ore ciascuno. La materia prima è una bobina di saldatura standard che non richiede le precauzioni di sicurezza associate alla tecnologia di fusione strato per strato a letto di polvere. In questo caso, il filo SW 100S NiMoCr del diametro di 1,2 mm è stato utilizzato per produrre due strutture a grana fine ad alta resistenza ciascuna delle dimensioni di 250 x 216 x 312 mm e del peso di 36,3 kg.

È a questo punto che mancano dettagli sulla finalizzazione del progetto originale. Così Richard Kingsbury, amministratore delegato dello specialista di soluzioni per macchine utensili con sede a Gosport, Kingsbury , ha deciso di produrre un video che ricrea il processo di produzione nella sua interezza, comprese le interviste con i decisori coinvolti. È disponibile per la visualizzazione sulla home page di Kingsbury .

Ha detto: “Quando Gefertec mi ha descritto questa applicazione, l’ho trovata così avvincente che ho voluto documentarla. Mi ha fatto capire come la produzione additiva stia progredendo anno dopo anno in un’alternativa sempre più pratica ed economica alla lavorazione sottrattiva. Quindi, per conto di Gefertec e in collaborazione con un altro dei nostri principali, il produttore di centri di lavoro Hermle, nonché il fornitore di apparecchiature di metrologia 3D GOM UK, abbiamo prodotto un video che descrive in dettaglio l’intero processo che spero piacerà alla gente”.

Kevin Hawley, direttore di GOM UK a Coventry, ha dichiarato: “Siamo stati coinvolti in questa ricostruzione quando un componente campione stampato in 3D identico al fermo del rullo secondario DB è arrivato da Gefertec.

“Per ottimizzare la lavorazione successiva, abbiamo creato i dati di scansione dalla parte prendendo prima il modello CAD e inserendolo nel nostro software della sala di misurazione virtuale”.

Il pezzo è stato scansionato in circa un’ora sulla tavola rotante di una macchina di misura ottica 3D GOM ATOS ScanBox. Al termine, è stato possibile comprendere la geometria della parte e confrontarla con il modello CAD per rilevare eventuali deviazioni. È stato quindi facile garantire che il componente saldato in 3D, a forma quasi a rete, potesse essere pulito in modo soddisfacente una volta lavorato.

Dan Castles, Business Development Manager – Automated Solutions presso il centro tecnico di Kingsbury a Gosport, ha proseguito: “Abbiamo ricevuto il componente stampato in 3D e il file di dati STL da GOM. Il file è stato caricato nel nostro sistema CAM per aiutarci a preparare un programma per il processo di lavorazione, che è stato completato su un centro di lavoro verticale a 5 assi Hermle C 650. Era più accurato farlo in questo modo, utilizzando i dati di scansione effettivi piuttosto che il modello CAD teorico, poiché i percorsi degli utensili potevano essere ottimizzati per la forma esatta della parte saldata”.

La procedura ha evitato tagli d’aria e non sono stati necessari passaggi di sicurezza, poiché non c’era la possibilità di sovraccaricare il mandrino eseguendo un taglio pesante. Ha garantito che la parte fosse perfettamente tornita alla forma netta in un colpo solo in un tempo di ciclo di circa sette ore. Il tempo di lavorazione era considerevolmente più breve di quanto sarebbe stato richiesto per la fusione originale e notevolmente inferiore rispetto al tentativo di fresare il pezzo da una billetta.

Richard Kingsbury ha concluso: “All’inizio, poiché si tratta di un componente critico per la sicurezza, in DB sono state effettuate molte indagini, sviluppo e progettazione dei processi prima che potessero realizzare la parte completata. Quello che originariamente era un tempo di consegna di 10 mesi per i getti è stato dimezzato una volta presa la rotta WAAM, ma in realtà, durante la nostra ricostruzione, abbiamo dimostrato che il processo può essere condensato in una questione di giorni, e che nonostante dovessimo Restrizioni Covid-19″.

“Se un processo di produzione corrente comporta un lungo tempo di consegna di materiale difficile da lavorare, sia esso fuso, forgiato o billetta, una soluzione economica Gefertec può essere una valida alternativa commerciale alla lavorazione sottrattiva”.

 

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Andrea Gambini

Mi piace leggere e scrivere da sempre. Ho iniziato a lavorare in redazione come giornalista sportivo nel 2008, poi la passione per il giornalismo e per il mondo della comunicazione in generale, mi ha permesso di ampliare notevolmente i miei interessi, arrivando negli anni a collaborare con le più svariate testate giornalistiche online. Mi sono poi avvicinato alla stampa 3D, colpito dalle grandissime potenzialità di questa nuova tecnologia, che giorno dopo giorno mi hanno spinto a informarmi sempre più su quella che considero una vera rivoluzione che si farà presto sentire in tantissimi campi della nostra vita quotidiana.

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