Fondée en 1994, Angel Trains est le principal fournisseur de matériel roulant de l'industrie ferroviaire britannique, finançant et livrant des trains de haute qualité aux opérateurs de services de passagers britanniques. Chaque année, elle réalise d'importants investissements dans des solutions innovantes pour moderniser et améliorer les flottes de trains britanniques. L'un des plus grands défis de l'entreprise est de trouver une alternative à la chaîne d'approvisionnement traditionnelle pour les pièces de rechange, qui peine à faire face aux demandes croissantes.
Contrairement à l'industrie automobile, où les véhicules sont produits en masse par millions chaque année, le nombre de flottes dans l'industrie ferroviaire est comparativement très faible et a plus de 30 ans dans certains cas. Cette combinaison présente plusieurs défis pour les exploitants de trains, notamment en ce qui concerne la maintenance des véhicules et le remplacement des pièces.
"Ces derniers temps, nous avons constaté que les opérateurs sont de plus en plus préoccupés par le fait qu'il est de plus en plus difficile de trouver des pièces de rechange pour les flottes de trains plus anciens à un coût raisonnable et dans un délai court", explique James Brown, ingénieur en données et performances chez Angel Trains. "Le problème est que les méthodes de fabrication traditionnelles ne permettent de rentabiliser que la production de gros volumes de pièces de rechange, même si un opérateur n'a besoin de remplacer que quelques pièces de train obsolètes. Les délais d'approvisionnement peuvent également prendre des mois, ce qui exacerbe encore plus le problème."
Angel Trains s'est donc associé au cabinet de conseil en ingénierie DB ESG et à Stratasys pour montrer aux exploitants de trains comment ils peuvent surmonter ces obstacles en imprimant en 3D de petites quantités de pièces en une fraction du temps et du coût des méthodes traditionnelles. Cette collaboration intersectorielle a rapidement débouché sur les premières pièces imprimées en 3D jamais déployées dans un train de passagers en service au Royaume-Uni. Il s'agissait de quatre accoudoirs pour passagers et de sept poignées de maintien, installés dans les trains de Chiltern Railways.
Poignées de maintien imprimées en 3D installées sur un train de Chiltern railways
Des économies significatives sur les coûts de production et les délais d'exécution
La solution pour l'industrie ferroviaire de Stratasys comprend des matériaux qualifiés pour le secteur ferroviaire et une impression FDM® 3D de qualité production. Angel Trains peut ainsi réaliser d'importants gains de temps et d'argent dans le remplacement des pièces, comme en témoigne l'installation d'accoudoirs par Chiltern Railways.
Le délai de production de cette pièce en utilisant la fabrication conventionnelle serait d'environ quatre mois. Toutefois, selon M. Brown, l'accoudoir final peut être produit en une semaine avec la solution pour l'industrie ferroviaire de Stratasys, ce qui représente une réduction du délai de près de 94 %. M. Brown pense également que des économies de coûts allant jusqu'à 50 % par pièce sont réalisables.
De même, dans le cas de la poignée de maintien sur le siège, la pièce de rechange était obsolète et le fournisseur d'origine n'était plus en activité. Pour fabriquer de nouvelles poignées de maintien, il aurait fallu un nouvel outil de fabrication, d'un coût pouvant atteindre 15 000 £, avec un délai d'exécution prévu de deux mois et demi. Grâce à la Rail Industry Solution, les poignées de maintien ont été produites en trois semaines seulement, pour un coût par pièce nettement inférieur.
" C'est une période passionnante pour l'industrie ferroviaire britannique ", a déclaré M. Brown. " Avec la solution pour l'industrie ferroviaire de Stratasys, les opérateurs de trains peuvent être beaucoup plus réactifs pour remplacer les pièces faisant face aux passagers qui sont endommagées ou vandalisées. Une pièce de remplacement obsolète peut être imprimée en 3D à la demande et installée immédiatement, ce qui permet aux opérateurs de remettre les véhicules en service plus rapidement et de mieux entretenir leurs trains - améliorant ainsi la qualité du service pour les passagers."
Obtenir la certification partielle dans l'industrie ferroviaire
Pour relever le défi de la certification des pièces imprimées en 3D destinées à être utilisées dans les trains de voyageurs, DB ESG a mené des tests complets sur une gamme de matériaux d'impression 3D de qualité industrielle. Les pièces finales ont été imprimées en 3D en résine ULTEM™ 9085 à l'aide d'une imprimante 3D Stratasys Fortus 450mc™. Cette imprimante de production très précise est dotée d'une grande chambre de construction chauffée, de sorte que les pièces répondent aux exigences strictes de tolérance et de répétabilité de l'industrie, tout en permettant d'imprimer de grandes pièces uniques ou plusieurs pièces plus petites en un seul passage. L'année dernière, la résine ULTEM™ 9085 a été certifiée conforme à la norme de l'industrie ferroviaire en matière de feu, de fumée et de toxicité, EN45545-2, une première pour l'industrie ferroviaire.
Martin Stevens, responsable de l'ingénierie mécanique chez DB ESG, commente : " L'obtention de cette certification lève un obstacle majeur qui a empêché une mise en œuvre plus généralisée de l'impression 3D dans les trains britanniques. Notre rôle dans ce projet a été d'étudier la conception, la production et la finition des pièces produites à l'aide de la technologie FDM de Stratasys, en vérifiant si les pièces sont conformes aux normes ferroviaires et en vérifiant si elles fonctionnent dans les environnements d'exploitation. Nous avons également optimisé la conception des composants de la fabrication FDM."
Améliorer encore l'expérience des passagers
La production en petite série étant désormais réalisable, Angel Trains étudie déjà la manière dont elle peut tirer parti de la Rail Industry Solution pour personnaliser des intérieurs mieux adaptés aux déplacements des passagers.
"Nous avons testé des tables de dossier imprimées en 3D avec du braille, informant le passager que les toilettes se trouvent à dix rangées de ce siège particulier", a déclaré Brown. "Ce niveau de personnalisation est sans précédent et ne peut être permis que par l'impression 3D, offrant la possibilité d'améliorer considérablement l'expérience des passagers à l'avenir."
Suite au succès de l'essai de Chiltern Railways, le groupe a établi un processus reproductible pour les projets futurs qui produit des pièces conformes aux normes de l'industrie ferroviaire et pouvant être utilisées dans les véhicules de transport de passagers. Grâce aux réponses positives des opérateurs ferroviaires, le consortium tripartite va étendre le déploiement des pièces imprimées en 3D sur les trains de passagers britanniques avec un autre opérateur ferroviaire, le dernier essai conçu pour transformer la production ferroviaire telle que nous la connaissons.
SOLUTION VEDETTE
Imprimante 3D Fortus 450mc
Imprimantes 3D de pointe pour les ingénieurs qui ont besoin d'une grande flexibilité pour imprimer des pièces de grande taille ou en grand nombre dans une gamme de matériaux de qualité technique, à grande vitesse et avec un débit constant.