通過3D打印技術(shù)快速響應(yīng)備品備件制造是一個發(fā)展趨勢。

德國鐵路開發(fā)的3D打印輪對軸承蓋備件

解決軌道車輛備件短缺問題

     德國鐵路公司（DB）正在開展軌道車輛備品備件的增材制造項目。近日，德國鐵路揭示了使用金屬3D打印技術(shù)進(jìn)行備件按需生產(chǎn)試點項目的結(jié)果。德國鐵路公司表示，對于負(fù)責(zé)維護(hù)數(shù)千輛車輛的7,000多名德國鐵路員工而言，備件的存儲和采購工作是一個重大挑戰(zhàn)，而3D打印備件的技術(shù)將提高車輛備件的可用性。

德國鐵路在購買軌道車輛之后，后續(xù)的車輛維護(hù)工作是在內(nèi)部開展的。在數(shù)千輛軌道車輛的維護(hù)過程中存在的一個問題是，較舊的機(jī)車面臨著備件缺貨的挑戰(zhàn)。

在過去的幾年里，德國鐵路已經(jīng)研究了100多個零件的增材制造可能性，最近開展的一項研究是294級機(jī)車輪對軸承蓋的3D打印可行性。

       這種型號的機(jī)車是20世紀(jì)60年代-70年代投入使用的，原鑄件直徑為374毫米，高度為78毫米，重量為11.5千克，如果蓋子缺失，潤滑劑可能會泄漏，導(dǎo)致軸承損壞，甚至可能導(dǎo)致機(jī)車脫軌。在傳統(tǒng)備件供應(yīng)體系中，車輪對軸承蓋備用件的交付時間長達(dá)9個月，在此期間機(jī)車將停止服務(wù)。機(jī)車因缺少備件而停止服務(wù)，導(dǎo)致德國鐵路產(chǎn)生高成本。

     德國鐵路與增材制造合作伙伴共同開發(fā)科替代性的備件制造解決方案，他們使用了德國Gefertec基于電弧焊技術(shù)的金屬3D打印設(shè)備，并通過逆向工程技術(shù)創(chuàng)建備件的3D打印文件。在試點項目中，通過該技術(shù)進(jìn)行備件的增材制造約需要8小時，在得到近凈成型部件之后，還需要進(jìn)行機(jī)械加工，從最初設(shè)計到逆向工程，再到完成備件制造，時間在2個月之內(nèi)。但根據(jù)德國鐵路，這一試點項目在投入正常使用之后，同樣的備件可在2-3周內(nèi)完成制造。

德國鐵路公司與德國聯(lián)邦鐵路管理局材料實驗室對成品備件進(jìn)行了全面測試，包括材料科學(xué)分析與計算機(jī)斷層掃描測試。測試結(jié)果顯示，3D打印備件的質(zhì)量是合格的，在接下來完成認(rèn)證之后，即可投入使用。

Review

      在鐵路機(jī)車的維保領(lǐng)域引入3D打印技術(shù)，一個直觀的變化就是對供應(yīng)鏈帶來的改變。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(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)，然后通過倉儲、物流、分銷抵達(dá)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(jìn)行生產(chǎn)。

     不僅是鐵路機(jī)車，航空公司飛機(jī)維護(hù)、汽車售后服務(wù)都是3D打印備件的應(yīng)用場景。根據(jù)3D科學(xué)谷的市場觀察，飛機(jī)與汽車備件的3D打印已經(jīng)進(jìn)入了應(yīng)用階段，例如東方航空在飛機(jī)中安裝了3D打印的客艙內(nèi)飾件；汽車制造商戴姆勒從2016年起，提供梅賽德斯- 奔馳卡車中的部分塑料配件的訂購服務(wù)，這些配件是通過3D打印制造的，戴姆勒接受100個以內(nèi)的任何數(shù)量訂購訂單。

3D打印在汽車備件制造中的應(yīng)用。

       目前以上這些領(lǐng)域能夠通過3D打印技術(shù)生產(chǎn)的備件種類還很少，已開展的工作也往往是以非關(guān)鍵零部件為切入點的。根據(jù)3D科學(xué)谷的市場研究，現(xiàn)有備件進(jìn)行3D打印可行性研究與開發(fā)是一個長期的過程，而每個成功開發(fā)的零部件后續(xù)還將涉及到行業(yè)認(rèn)證的問題。盡管前行速度有限，將3D打印引入到備件按需生產(chǎn)領(lǐng)域，對備件供應(yīng)鏈優(yōu)化升級的意義是值得重視的。