Zgodność z normą EN 45545-2 na poziomie HL3 należy do najbardziej rygorystycznych wymagań stawianych przyrostowej produkcji elementów dla kolejnictwa. Jej osiągnięcie wymaga zastosowania zwalidowanego połączenia certyfikowanych materiałów, przemysłowych parametrów druku 3D, kontroli procesu termicznego, odpowiednio zaprojektowanej geometrii elementów, zgodnych z normą klejów, farb oraz procesów wykończeniowych. Samo użycie trudnopalnego filamentu nie jest wystarczające do spełnienia tych wymagań.

Europejski sektor transportu kolejowego stanowi rynek o wartości około 140 mld euro. Mimo to operacje związane z utrzymaniem taboru wciąż są poważnie ograniczane przez wąskie gardła w łańcuchach dostaw, starzenie się komponentów oraz ogromne koszty utrzymywania fizycznych zapasów magazynowych.
Europejskie koleje eksploatują około 65 000 lokomotyw oraz 65 000 wagonów pasażerskich. Analizy branżowe, w tym dane pochodzące od operatora kolejowego SNCF, wskazują, że nawet do 10,3% wycofywanych lub trudno dostępnych części zamiennych w portfelach obejmujących ponad 30 000 indeksów produktowych (SKU) może być wytwarzanych metodą druku 3D z wykorzystaniem ekstruzji materiału. Pozwala to skrócić czas realizacji zamówień serwisowych nawet o 85%.

Integracja druku 3D z pasażerskim taborem kolejowym wymaga jednak spełnienia jednego z najbardziej rygorystycznych europejskich standardów bezpieczeństwa pożarowego — EN 45545-2. Podczas targów InnoTrans 2026 firma Omni3D zaprezentuje kompletny, certyfikowany ekosystem produkcji addytywnej end-to-end, zaprojektowany tak, aby przenieść technologię druku 3D poza środowisko laboratoryjne i wdrożyć ją bezpośrednio w działających systemach kolejowych.

EN 45545-2 od podstaw: poziomy zagrożenia HL1–HL3 i wymagania dotyczące badań

Zgodność z wymaganiami bezpieczeństwa pożarowego określonymi w normie EN 45545-2 jest oceniana na podstawie matrycy łączącej kategorie eksploatacyjne (OC 1–OC 4) oraz kategorie projektowe (np. pojazdy standardowe, automatyczne, dwupoziomowe lub wagony sypialne).
Kategorie eksploatacyjne definiowane są przez ograniczenia infrastruktury, takie jak długość tuneli oraz możliwość przeprowadzenia ewakuacji bocznej. W połączeniu z kategoriami projektowymi określają one poziom wymagań dotyczących bezpieczeństwa pożarowego, które muszą spełnić poszczególne komponenty stosowane w pojazdach kolejowych.

Choć poziom zagrożenia HL2 obejmuje około 80% obecnego europejskiego rynku kolejowego, zastosowania o najwyższym poziomie ryzyka wymagają zgodności z HL3. Dotyczy to m.in. wagonów sypialnych (kategoria projektowa S) poruszających się w tunelach dłuższych niż 5 km (OC 3) oraz systemów, w których nie ma możliwości przeprowadzenia ewakuacji bocznej (OC 4).

Aby spełnić wymagania poziomu HL3, materiały muszą pomyślnie przejść rygorystyczne, ustandaryzowane procedury badań laboratoryjnych:

• ISO 5658-2: Badanie bocznego rozprzestrzeniania się płomienia na pionowych powierzchniach elementów.
• ISO 5660-1: Szybkość uwalniania ciepła (badanie metodą kalorymetru stożkowego).
• EN 17084: Badanie optycznej gęstości dymu oraz emisji gazów toksycznych powstających podczas spalania.

Kontrola temperatury procesu i wyzwanie związane z niedopasowaniem współczynników rozszerzalności cieplnej (CTE)

Wytwarzanie elementów kolejowych z wysokowydajnych polimerów wymaga skutecznego kontrolowania wewnętrznych naprężeń termicznych powstających na skutek gradientów temperatury podczas procesu druku. Wysokotemperaturowe tworzywa termoplastyczne — zarówno półkrystaliczne, jak i amorficzne — takie jak PEI (ULTEM™) 9085 oraz zaawansowane gatunki PC-FR, wykazują istotny współczynnik rozszerzalności cieplnej (CTE), co stanowi jedno z kluczowych wyzwań w przemysłowej produkcji addytywnej.

W przypadku produkcji wielkogabarytowych części funkcjonalnych, takich jak osłony wnętrza kabiny, obudowy systemów oświetleniowych czy stoliki dla pasażerów, nierównomierne odprowadzanie ciepła podczas procesu chłodzenia prowadzi do powstawania naprężeń wewnętrznych. Naprężenia te mogą powodować odkształcenia typu „warping”, czyli odrywanie się krawędzi elementu od platformy roboczej.

Aby ograniczyć odchyłki wymiarowe oraz ryzyko delaminacji warstw, przemysłowe systemy druku 3D muszą zapewniać precyzyjne zarządzanie temperaturą w całym procesie wytwarzania:

1. Aktywnie ogrzewana komora robocza: System Omni PRO HT umożliwia utrzymanie temperatury komory na poziomie do 220°C. Pozwala to utrzymać polimer powyżej temperatury zeszklenia (Tg) w trakcie procesu druku, dzięki czemu naprężenia wewnętrzne są skutecznie redukowane, a połączenia pomiędzy warstwami uzyskują bardziej jednorodne, izotropowe właściwości.
2. Zweryfikowana przyczepność do platformy roboczej: Wykorzystanie środków wiążących chemicznie, takich jak ASNARE, pozwala utrzymać wysoką adhezję ścinającą podczas procesu ekstruzji materiału. Dzięki temu pierwsza warstwa pozostaje stabilna, a element zachowuje dokładność wymiarową bez występowania odkształceń.

Kompletny ekosystem produkcyjny: druk 3D, klejenie i wykończenie powierzchni

Istotną przeszkodą w stosowaniu komponentów wytwarzanych metodą druku 3D w pojazdach kolejowych pozostawały procesy montażu i obróbki końcowej. Nawet certyfikowany filament bazowy może utracić potwierdzoną zgodność, jeżeli zostanie zastosowany wraz z niecertyfikowanymi klejami konstrukcyjnymi lub przemysłowymi powłokami lakierniczymi.

Kompletny, certyfikowany ekosystem Omni3D end-to-end

Kompleksowa certyfikacja Omni3D w zakresie EN 45545-2 obejmuje pełny łańcuch wytwarzania — od materiału wejściowego po gotowy komponent:

• Certyfikowane materiały: ABS EN 45545 (HL2/HL3 R22/23), Airtech PC-FR (HL3 R1, R2, R6, R7, R17) i PEI 9085 (HL3).
• Certyfikowane kleje konstrukcyjne: Umożliwiają łączenie wieloczęściowych elementów wielkoformatowych bez naruszania wymagań dotyczących odporności ogniowej, emisji dymu oraz toksyczności określonych w normie EN 45545-2.
• Certyfikowane powłoki malarskie: Umożliwiają realizację indywidualnego dopasowania kolorystycznego oraz wykończenia powierzchni, bez naruszania pełnej zgodności z wymaganiami norm i przepisów bezpieczeństwa.

Wyzwania przemysłowe: kompromisy projektowe i inżynierskie

Przemysłowa produkcja addytywna wymaga umiejętnego wyważenia kluczowych kompromisów inżynierskich:

1. Chropowatość powierzchni a tempo produkcji: Proces ekstruzji materiału powoduje powstawanie widocznych linii warstw i efektu schodkowania powierzchni. Choć obróbka wykończeniowa (szlifowanie, malowanie) umożliwia osiągnięcie jakości powierzchni wymaganej przez producentów OEM, funkcjonalne elementy, w których wygląd nie ma znaczenia — takie jak wewnętrzne kanały czy wsporniki montażowe — warto pozostawiać w stanie bezpośrednio po wydruku, aby skrócić czas dostawy i uprościć proces produkcyjny.
2. Wymagania dotyczące gęstości wypełnienia: Certyfikowany proces Omni3D opiera się na zwalidowanych profilach druku z wypełnieniem 100%. Obecność wewnętrznych pustek w wydruku może zmienić charakterystykę propagacji płomienia oraz wartości szybkości uwalniania ciepła (HRR) w stosunku do konfiguracji elementu, dla której przeprowadzono badania certyfikacyjne.
3. Ograniczenia przestrzeni roboczej i gabarytów elementów: Maksymalne wymiary obszaru roboczego systemu (530 × 530 × 515 mm) sprawiają, że wielkogabarytowe konstrukcje — np. kompletne przednie moduły nadwozia tramwaju — wymagają segmentacji, druku w osobnych częściach oraz późniejszego połączenia z wykorzystaniem certyfikowanych klejów konstrukcyjnych.

Odwiedź stoisko Omni3D podczas InnoTrans 2026, aby zapoznać się z certyfikowanymi komponentami funkcjonalnymi, przejrzeć pełną dokumentację testów bezpieczeństwa pożarowego oraz poznać możliwości naszych przemysłowych systemów druku 3D do pracy z materiałami wysokotemperaturowymi.

Utrzymanie taboru: zastępowanie składanych stolików pasażerskich wykonywanych metodą CNC produkcją addytywną FFF realizowaną na żądanie

Streszczenie dla kadry zarządzającej

Europejski operator kolejowych przewozów pasażerskich mierzył się z wydłużonymi terminami zaopatrzenia oraz wysokimi minimalnymi wielkościami zamówień (MOQ) dla zamiennych składanych stolików przy siedzeniach w starszych seriach taboru regionalnego. Konwencjonalne metody produkcji — takie jak obróbka CNC aluminium czy formowanie wtryskowe — wiązały się z długimi czasami dostaw, powodując wyłączenia pojazdów z eksploatacji.
Dzięki zastosowaniu przemysłowej drukarki Omni PRO oraz materiału Airtech PC-FR firma Omni3D wytworzyła na żądanie funkcjonalne zespoły zamienne spełniające wymagania certyfikacji EN 45545-2 R1.

Kluczowe wskaźniki operacyjne i finansowe

Wykonanie inżynierskie i parametry technologiczne

Dane techniczne składanego stolika pasażerskiego

1. Wybór materiału: Airtech PC-FR został wybrany dzięki połączeniu wysokiej wytrzymałości mechanicznej (zwiększonej granicy plastyczności przy rozciąganiu w orientacji XZ) oraz spełnieniu wymagań normy EN 45545-2 dla klasy R1, stosowanej do elementów wnętrza pojazdów szynowych, takich jak powierzchnie ścian wewnętrznych, sufity i wyposażenie pasażerskie.
2. Optymalizacja cieplna i mechaniczna: Model stolika został przygotowany do procesu druku z zastosowaniem profilu pełnego wypełnienia 100%, co zapewniło zachowanie parametrów wymaganych dla materiału o właściwościach zmniejszających palność. Podczas procesu utrzymywano temperaturę komory roboczej na poziomie 85°C, aby ograniczyć naprężenia wewnętrzne wynikające z gradientów temperatury oraz zapobiec odkształceniom całego elementu.
3. Kontrola przyczepności do platformy roboczej: Klej ASNARE został naniesiony na szklaną platformę przed jej podgrzaniem, co zapewniło stabilną adhezję powierzchni styku komponentu podczas procesu wytwarzania oraz umożliwiło łatwe oddzielenie elementu po schłodzeniu.

Wyniki operacyjne

• Eliminacja wymogu minimalnej wielkości zamówienia (MOQ): Operator może produkować komponenty w dokładnie wymaganych ilościach (od 1 do 9 sztuk), unikając kosztów kar za produkcję niskoseryjną charakterystycznych dla tradycyjnej obróbki mechanicznej.
• Bezpośrednie skrócenie czasu wyłączenia z eksploatacji: Cykl wymiany komponentów skrócono z dwóch miesięcy do tygodniowego czasu realizacji, dzięki czemu wagony pasażerskie mogły szybciej powrócić do użytkowania operacyjnego.
• Zmniejszenie masy: Lekka konstrukcja stolika z materiału PC-FR pozwala ograniczyć masę elementów wyposażenia wnętrza w porównaniu z konwencjonalnymi rozwiązaniami metalowymi, wspierając redukcję całkowitego zużycia energii podczas eksploatacji pojazdu.