Renishaw und Talgo fördern die additive Fertigung in kritischen Komponenten des Eisenbahnsektors
Die Bahnindustrie befindet sich an einem Wendepunkt hinsichtlich der betrieblichen Effizienz, Gewichtsreduzierung und Nachhaltigkeit bestimmen die Innovationsagenda von Unternehmen wie Talgo, führendes spanisches Unternehmen im Design, Herstellung und Wartung von Hochgeschwindigkeitszügen und Eisenbahnausrüstung. Mit Hauptsitz in Vitoria-Gasteiz (Álava-Alava), dauert mehr als 80 Jahre auf dem Markt tätig.
Zu seinen wichtigsten Innovationslinien, Hervorheben der Schaffung von Hybridzügen mit Wasserstoff und Batterien, um Emissionen auf nicht elektrifizierten Strecken zu vermeiden; die Gestaltung von Hochgeschwindigkeitszügen mit verteilter Traktion zur Reduzierung des Energieverbrauchs, und die Verbesserung des beweglichen Rollsystems, um die Interoperabilität zwischen Netzwerken zu erleichtern. Hinzu kommt ein dezidiertes Bekenntnis zur Gewichtsreduktion als Markenzeichen., die Entwicklung leichterer Strukturbauteile voranzutreiben, die Einbeziehung fortschrittlicher Materialien wie Kohlefaser und die Einführung neuer Produktionsprozesse, wie additive Fertigung.
In diesem letzten Bereich entsteht die Zusammenarbeit mit Renishaw Ibérica, Spanische Tochtergesellschaft der Firma Renishaw, spezialisiert auf intelligente Fertigungssysteme, Messung und additive Fertigung. Durch sein Solutions Center-Modell, Renishaw verfügt über Erfahrung in der Anpassung von Designs an Metall-3D-Drucktechnologien mittels Laser-Pulverbettschmelzen (LPBF). „Die LPBF-Technologie ermöglicht die Herstellung komplexer Geometrien und sehr enger Toleranzen, mit herkömmlichen Methoden nur schwer oder gar nicht zu erreichen. Neben, „Es ermöglicht, auf einfache Weise Änderungen am Werkstück vorzunehmen.“, bewertet Alex Garcia, Anwendungsingenieur für Design und additive Fertigung bei Renishaw Ibérica.
mit diesem Projekt, Beide Unternehmen haben das Potenzial der additiven Metallfertigung in einem strukturell äußerst anspruchsvollen Teil untersucht., legen den Grundstein für eine neue Generation von Eisenbahnkomponenten, die Sicherheit mit Leichtigkeit verbinden, im Einklang mit einer effizienteren und nachhaltigeren globalen Mobilität. Neben, haben die Anpassung des Designs an noch leichtere Materialien untersucht, wie Aluminium, Dies öffnet die Tür für zukünftige Entwicklungen, die das Gewicht weiter reduzieren.
Ziel: Neugestaltung der Hantelstangenhalterung
Das Projekt konzentriert sich auf eine Komponente mit hoher Verantwortung: Die Übertragungsunterstützung der vertikalen Lastübertragungsstangen zwischen Eisenbahnwaggons, ein Element, das einer Belastung von bis zu ausgesetzt ist 11 Tonnen. Das Originalstück bestand aus zwei zusammengeschweißten Metallblechen, mit eingeschränkter Funktionalität aufgrund der Schwierigkeit individueller Anpassungen und der Abhängigkeit vom Schweißen, was den Austausch und die Wartung erschwerte.
Bei der Erkundung der additiven Metallfertigung für dieses Bauteil, Das Talgo-Team schlug eine doppelte Herausforderung vor: einerseits, Optimieren Sie das Design, indem Sie mehrere Teile in eine einzige Funktionskomponente integrieren, wodurch Schweißen überflüssig wird und die Montage vereinfacht wird. Auf der anderen Seite, Machen Sie die Lieferkette flexibler, indem Sie kundenspezifische Teile auf Anfrage ermöglichen, Garantiert stets die gleiche Sicherheit wie das Original, aber mit überragender Leichtigkeit und Haltbarkeit.
Die Neukonstruktion der Komponente wurde gemeinsam vom Ingenieurteam von Talgo und Renishaw geleitet.. Laut Alex Garcia, „Die größte Herausforderung bestand darin, die Randbedingungen in der Simulationssoftware richtig zu definieren, „weil das Teil Zug- und Druckbelastungen in mehreren Richtungen ausgesetzt ist.“. Dafür, Es wurde ANSYS-Software verwendet, Durchführen eines topologischen Redesigns mit dem Ziel der Optimierung der Geometrie, Reduzieren Sie das Gewicht und erhalten Sie die erforderliche Strukturfestigkeit.
für seinen Teil, das biskayaische Unternehmen Addimen, ist auf die Entwicklung und Herstellung von Metall- und Kunststoffteilen mit hoher Wertschöpfung mithilfe von 3D-Drucktechnologien spezialisiert, war für die Produktion und Nachbearbeitung von sechs Einheiten des Bauteils verantwortlich, inklusive Support-Entfernung, Polieren der raueren Oberflächen und Bearbeiten der kritischen Bereiche. Dafür, verwendete das Fertigungssystem RenAM 500S von Renishaw.
Das Ergebnis ist eine Komponente, die drei Originalteile in einer einzigen Geometrie integriert., ist in der Lage, die gleichen Lasten wie die herkömmliche Version zu tragen. Nach anspruchsvollen Ermüdungstests von 10.000.000 von Zyklen, Das Teil hat die für die Eisenbahnumgebung erforderliche Haltbarkeit bewiesen. „Wir suchen keinen funktionalen Vergleich mit der bestehenden Lösung, sondern um zu gewährleisten, dass die Komponente die gleiche Funktionalität mit gleichwertigen Garantien beibehält.“, sagt Francisco José García, Talgo-Produktinnovationsingenieur.
Nun steht der Abschluss der Testphase in verschiedenen Verankerungskonfigurationen und die Wiederholbarkeit der Ergebnisse aus.. Sobald es abgeschlossen ist, Talgo wird die Komponente sowohl in neuen Zugserien als auch in bestehenden Serien einführen können, vorherige Genehmigung der zuständigen Eisenbahnbehörde.
Maßüberprüfung mit Messung in 5 Achsen
Zusätzlich zur Herstellung des Teils, Renishaw hat an der Dimensionsüberprüfung mithilfe der dreidimensionalen Maschine teilgenommen 5 ist CMM AGILITY®. In einem Stück wie diesem, mit einer Fülle von Durchmessern, Messung in 5 Mit den Achsen können Sie alle Abmessungen mit einem einzigen Taster überprüfen, Dies beschleunigt die Programmierung und reduziert den Zeitaufwand für Kalibrierungen. Neben, Diese Technologie ermöglicht den Zugriff auf jeden Bereich des Werkstücks aus praktisch jedem Winkel, sogar unterhalb der Basis, Vereinfachung des Werkzeugdesigns und Verkürzung der Vorbereitungszeiten.
„Die Messung in 5 Achsen sind von Natur aus schneller als herkömmliche 3 Achsen, Dieser Vorteil kommt insbesondere bei der Messung von Durchmessern zum Tragen. In diesem Stück, Die Gesamtmesszeit kann um bis zu reduziert werden 50% im Vergleich zu einem herkömmlichen KMG“, Marcos Digón Werte, Anwendungsingenieur bei Renishaw Ibérica. „Durch die Minimierung der Maschinenbewegungen und die optimale Ausrichtung des Tasters, die Technologie von 5 „Achsen verbessern die Genauigkeit der Messungen und erhöhen die Zuverlässigkeit der Ergebnisse.“.
Auf diese Weise, Renishaw hat ein komplettes Ökosystem bereitgestellt, das von der additiven Fertigung bis zur Maßprüfung reicht, Schließen des Produktionszyklus mit den gleichen Qualitätsgarantien, die der Eisenbahnsektor verlangt.
Additive Fertigung und Messtechnik im Bahnsektor
Diese Zusammenarbeit zwischen Talgo und Renishaw zeigt, wie die additive Metallfertigung und -messtechnik die Produktion und Wartung von Schienenfahrzeugen verändern kann, Beschleunigung der Entwicklungszyklen durch schnelles Prototyping und Implementierung hochgradig individueller Designanpassungen. Auf der anderen Seite, durch die Erleichterung einer erheblichen Gewichtsreduzierung der Komponenten und den Wegfall von Prozessen wie Schweißen, Die additive Fertigung steht im Einklang mit den Zielen der Energieeffizienz und der Reduzierung der CO2-Emissionen: optimierter Energieverbrauch, vereinfachte Montage und Wartung, geringerer Lagerbestand an montierten Teilen und optimierte Ersatzteillogistik.
„Wir erwägen die additive Fertigung von Metallen für die Herstellung anderer Komponenten, insbesondere bei Halterungen mit reduzierten Abmessungen, die sich an die Kapazität aktueller Geräte anpassen. Diese Technologie ist sowohl beim Prototyping als auch beim Austausch vorhandener Elemente für einzigartige Anwendungen besonders wertvoll.. Fälle, in denen die Verkürzung der Lieferzeiten und die Optimierung einmaliger Kosten einen grundlegenden Wettbewerbsunterschied ausmachen.“, Werte von Francisco José García, von Talgo.
Antrieb für die Züge der Zukunft
Die Zusammenarbeit zwischen Talgo und Renishaw Ibérica zeigt, dass additive Metallfertigung und fortschrittliche Messtechnik bei kritischen Eisenbahnkomponenten integriert funktionieren können, den gesamten Zyklus abdecken, vom topologischen Design bis zur abschließenden Dimensionsüberprüfung. Über dieses Projekt hinaus, Die gesammelten Erfahrungen öffnen die Tür für die Verbreitung dieser Technologien innerhalb der Branche, Konsolidierung von Innovationen, die Effizienz und Nachhaltigkeit der neuen Zuggeneration.
