从打印零件到认证零件
多年来，仅仅证明一个轨道交通零件可以被 3D 打印，就已经是一大步。而现在，这正在变成容易的部分。轨道交通公司想知道的是：这些零件能否被可靠地制造、能否满足严格的安全标准，并最终获得批准用于实际列车。列车的服役期可以长达数十年，往往在其部分原始零件停止生产很久之后仍在运行。 "如今，客户会问如何将增材制造整合进生产、如何对零部件进行认证、如何管理数字库存，以及如何在多个工厂之间保持一致性地规模化制造。而五年前，很多讨论还聚焦于一个零件能否被打印出来。
从打印零件到认证零件
轨道交通之所以适合 3D 打印，部分原因在于列车的服役时间非常长。运营商可能在列车制造数十年后还需要替换零件，有时这些零件已无法再获取。通过传统制造方式生产少量替换件，要么成本高昂，要么耗时数月。借助 3D 打印，运营商可以将其中一些零件以数字文件形式存储，并在需要时生产。尽管如此，让这些零件真正装到列车上的进程一直很缓慢。
Gurvinder S. Kahlon 是 Stratasys Direct 公司副总裁兼总经理。图片由 Stratasys 提供。
"轨道交通与航空航天有着不同的经济和监管驱动因素。航空航天受益于显著的减重机会，这使其较高的制造成本变得合理；而轨道交通往往由成本效率、长产品生命周期和严格的维护要求所驱动。此外，轨道交通车队可以服役数十年，这意味着引入新的制造方法需要进行仔细的验证，并融入既有的维护体系之中。"Kahlon 说。
技术本身也发生了变化。据 Kahlon 介绍，工业打印机变得更加可靠，材料性能得到改善，认证框架也变得更加清晰。供应链中断还促使制造商更加认真地对待本地化生产和数字库存。其结果是，轨道交通公司开始将 3D 打印用于原型以外的更多场景。
"这一转变发生在增材制造持续展现出超出设计验证的价值之时。轨道交通运营商和制造商越来越认识到，增材制造可以解决备件供应、长交期、小批量生产以及零部件淘汰等问题。随着材料、设备可靠性和认证流程的成熟，企业变得更加愿意在能带来可衡量商业价值的运营环境中部署打印零件。" 他继续说道。
庞巴迪运输（Bombardier Transportation）在 Stratasys 大型 F900 3D 打印机上使用 ULTEM 9085 树脂生产的定制化 3D 打印通风系统。图片由 Stratasys 提供。
认证成为卖点
对于轨道交通公司来说，速度和打印质量只是等式的一部分。他们还需要能够满足安全要求并被一致地生产出来的零件。当被问及认证是否变得比打印机速度或打印质量更重要时，Kahlon 回答："是的，而且趋势越来越明显。在轨道交通这类受监管行业中，打印质量和生产率只是基线。认证、可追溯性和有据可查的可重复性，往往成为决定是否采用生产的关键因素。"今年 6 月，Stratasys 推出了一款面向这类生产需求的新材料。FDM PA6/66-GF30-FR 是一种以 30% 玻纤增强的阻燃聚合物。它专为 Fortus 450mc 和 F900 平台设计，满足轨道交通应用的 EN 45545-2 HL2 消防安全要求，以及汽车领域使用的 FMVSS 302 标准。
Stratasys 表示，该材料面向功能性和承重零部件，包括终端使用件和替换件。这算不上最引人注目的 3D 打印发布，但这在一定程度上正是要点所在。一种经过认证的材料可以让 3D 打印零件更容易进入量产阶段。Kahlon 解释说："是的，预先认证的材料和有据可查的测试可以显著缩短项目周期。它们并不能免除针对特定应用的认证，但可以减少客户需要自行开展的测试量，帮助项目更高效地推进。"Stratasys 通过其与阿尔斯通（Alstom）的合作开发了这种材料。阿尔斯通和西门子交通都在该公司的公告中被列为轨道交通增材制造的用户。阿尔斯通集团 3D 打印项目经理 Lorenzo Gasparoni 表示，这种新材料支持 "合格备件可靠、可重复的生产"，而西门子交通则指出了增材制造在按需生产应用特定零件方面的作用。
庞巴迪运输正在使用 F900 3D 打印机生产更大尺寸的 3D 打印车辆部件，例如这个通风系统组件。图片由 Stratasys 提供。
轨道交通为何格外契合
轨道交通未必打算用 3D 打印取代大规模生产，备件可能更适合。列车可以服役数十年，而且一些零件很少使用。存放不常用零件成本高昂，而只生产少量新品又可能费时且成本更高。3D 打印提供了另一种选择：在需要时再制造零件。Stratasys 表示，其轨道交通客户已经在关注工装、备件库存以及车厢内部使用的部件（包括脚踏板和扶手）。该公司还看到西门子交通在讨论中占据越来越大的比重。制造商不必在物理上存储每一种可能的替换部件，而是可以维护经过认证的数字文件，并在需要时生产部分零件。
安装在 Chiltern Railways 列车上的 3D 打印扶手。图片由 Stratasys 提供。
将零件以数字方式存储、在需要时打印的想法并不新鲜。更难的部分在于确保这些零件每次都能满足相同的标准。企业仍然需要测试材料、检查成品，并确保工艺流程符合其质量要求。"技术本身已经取得了长足进步，但许多组织仍在建立内部流程来认证零件、记录可重复性，并将增材制造整合到现有的质量管理体系之中。"Kahlon 指出。
从打印一个零件到使用一个零件
轨道交通领域的焦点正在从 "一个零件能否被 3D 打印" 转向 "它能否用于生产"。这意味着满足安全要求、每次都能生产出相同的质量，并拥有企业可以审批并重复执行的工艺流程。对于轨道交通运营商来说，这一点对替换件尤为重要。列车可以服役数十年，运营商需要知道：多年以后打印出来的零件，将与今天打印的零件满足相同的要求。Stratasys 在轨道交通之外也看到了类似的需求。Kahlon 指出，汽车、重型设备、工业机械和国防是其他可以使用这种新型玻纤增强材料的行业。在轨道交通领域，这些工作大多归结为一个简单的问题：当列车所需的零件不再容易获得时，如何让列车持续运行。
来源：中国3D打印网编译文章！
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