La impresión 3D revoluciona la industria ferroviaria: casos de uso y beneficios

En el último año, grandes operadores ferroviarios como Deutsche Bahn, Bombardier y Angel Trains han expandido significativamente sus capacidades de impresión 3D.

Según un reciente estudio de EY, el 16 % de empresas de logística y transporte ahora usan fabricación aditiva para producir piezas de repuesto.

¿Qué está impulsando esta adopción rápida?

En este Application Spotlight, examinamos las fuerzas que propulsan al sector ferroviario hacia la fabricación aditiva y mostramos los casos de uso más convincentes.

Explore otras aplicaciones en nuestra serie:

• Impresión 3D para intercambiadores de calor
• Impresión 3D para rodamientos
• Impresión 3D para fabricación de bicicletas
• Impresión 3D para odontología digital y fabricación de alineadores transparentes
• Impresión 3D para implantes médicos
• Cohetes impresos en 3D y el futuro de la fabricación de naves espaciales
• Impresión 3D para fabricación de calzado
• Impresión 3D para componentes electrónicos
• Gafas impresas en 3D
• Impresión 3D para producción de piezas finales
• Impresión 3D para soportes
• Impresión 3D para piezas de turbinas
• Cómo la impresión 3D permite componentes hidráulicos de mejor rendimiento
• Cómo la impresión 3D apoya la innovación en la industria de la energía nuclear

¿Por qué las empresas ferroviarias están adoptando la impresión 3D industrial?

Construir un tren exige componentes que soporten décadas de operación. Cuando falla una pieza —especialmente una producida hace 20–30 años— encontrar un reemplazo puede ser desalentador.

Muchos operadores ferroviarios se enfrentan a líneas de producción discontinuadas o proveedores desaparecidos. Producir la pieza de nuevo con métodos convencionales de alto volumen a menudo no es económico, particularmente cuando la cantidad requerida es pequeña.

Además, cada día que un tren está inactivo incurre en costes sustanciales. Las empresas ferroviarias buscan por tanto soluciones rápidas y rentables para piezas obsoletas.

La impresión 3D —una tecnología de fabricación digital que elimina la necesidad de moldes— encaja perfectamente en esta necesidad. La producción sin utillaje puede reducir plazos de entrega hasta en un 95 % y, combinada con ingeniería inversa, permite la recreación rápida de diseños perdidos.

Adoptantes tempranos como Deutsche Bahn han identificado una lista creciente de piezas adecuadas para fabricación aditiva, desde componentes de cafeteras hasta postes de braille para pasajeros con discapacidad visual. El potencial de imprimir ayudas de fabricación —plantillas, fijaciones e incluso herramientas ligeras y ergonómicas— añade más incentivo.

Tecnologías de impresión 3D usadas para piezas ferroviarias

Los polímeros dominan el inventario 3D impreso del sector ferroviario, con Fabricación por Filamento Fundido (FFF) y Sinterizado Selectivo por Láser (SLS) como los más comunes. Estos procesos usan termoplásticos de alto rendimiento como nailon y ULTEM, que deben cumplir estrictas normas de seguridad contra incendios (ej. Norma Ferroviaria EN 45545-2).

Stratasys ofrece un nailon retardante de llama que cumple EN 45545-2, mientras Markforged lanzó recientemente un compuesto basado en nailon retardante de llama dirigido a aplicaciones ferroviarias, aeroespaciales, automotrices y de defensa.

La impresión 3D metálica también gana tracción. Fusión Selectiva por Láser (SLM) e Inyección de Aglutinante Metálico permiten producción de piezas de aluminio, acero y titanio.

Aplicaciones de impresión 3D en la industria ferroviaria

Deutsche Bahn imprime en 3D una pieza de repuesto metálica

Deutsche Bahn ha explorado más de 100 casos de uso para fabricación aditiva, enfocándose en piezas cuya indisponibilidad puede causar hasta un mes de inactividad.

Un ejemplo notable es una tapa de cojinete de rueda para la locomotora Clase 294, introducida en los años 60. El fundido tradicional requeriría grandes tamaños de lote y meses de plazo.

Usando Fabricación Aditiva por Arco de Alambre (WAAM), un bureau de servicios produjo la pieza de 13 kg en solo siete horas, reduciendo drásticamente tanto el tiempo de entrega como el coste.

Siemens Mobility: Utillaje impreso en 3D

En su Centro de Servicio Ferroviario RRX, Siemens Mobility usa impresión 3D para crear herramientas de mantenimiento complejas y piezas de repuesto.

Una herramienta clave —un conector para mantenimiento de bogie de tren— se fabricó con FDM de Stratasys y ULTEM 9085. El resultado fue un componente robusto y de forma personalizada que reemplaza una costosa solución externa.

La empresa reporta menor dependencia de proveedores externos y menores costes unitarios.

La exploración de impresión 3D de Angel Trains

Angel Trains colabora con Stratasys para imprimir en 3D componentes interiores —reposabrazos, asas de agarre y mesas de respaldo de asiento— bajo demanda.

La producción de un solo reposabrazos ahora toma una semana, una reducción del 94 % frente a métodos convencionales.

Usando ULTEM 9085, que cumple la Norma Ferroviaria EN 45545-2, la empresa también fabrica asas de repuesto. Lo que habría costado £15,000 y tomado dos meses y medio ahora se completa en tres semanas a una fracción del precio.

De cara al futuro, Angel Trains está prototipando mesas de respaldo con braille para guiar pasajeros a baños, ilustrando cómo la impresión 3D puede mejorar la experiencia del pasajero.

Los logros de CAF en impresión 3D

Desde septiembre de 2016, el fabricante español CAF ha producido aproximadamente 2,400 piezas impresas en 3D para su material rodante —desde portavasos hasta soportes de puerta.

CAF también aprovecha la impresión 3D a gran escala para fabricar componentes externos de varios metros, como una pieza frontal para el tranvía Urbos, producida con una impresora FFF Super Discovery de CNC Bárcenas.

«La capacidad de crear piezas con geometrías complejas sin moldes acorta drásticamente el time-to-market», dice el responsable de ingeniería de CAF.

Otros ejemplos

Otros gigantes ferroviarios siguen el ejemplo. Bombardier está instalando una impresora Stratasys para acelerar producción de componentes interiores y exteriores, mientras Wabtec ha invertido en el sistema H2 de inyección de aglutinante de GE Additive, apuntando a hasta 250 componentes para FA.

La impresión 3D en la industria ferroviaria: Un impacto transformador

Las ventajas de la fabricación aditiva son claras: respuesta rápida para piezas obsoletas, menores costes y capacidad de diseñar componentes complejos y ligeros.

Aunque muchas empresas están aún en etapas tempranas, la recompensa a largo plazo promete remodelar cadenas de suministro y operaciones de mantenimiento ferroviarias, entregando beneficios tangibles para operadores y pasajeros por igual.