Czy druk 3D może wytwarzać atestowane komponenty sygnalizacji kolejowej?

Tak. Przemysłowy druk 3D może wspierać produkcję komponentów sygnalizacji kolejowej oraz taboru szynowego, pod warunkiem że materiał, proces wytwarzania, geometria części i etapy obróbki końcowej zostaną odpowiednio zdefiniowane i zwalidowane.

To rozróżnienie jest istotne. Norma EN 45545-2 dotyczy zachowania się materiałów i wyrobów pod wpływem ognia, stosowanych w pojazdach szynowych. W przypadku zastosowań pokładowych należy ustalić właściwy zestaw wymagań oraz poziom zagrożenia dla danego komponentu i miejsca jego zabudowy.

Urządzenia sygnalizacji przytorowej, wyposażenie stacyjne oraz systemy sterowania ruchem kolejowym (interlocking) mogą podlegać innym lub dodatkowym wymaganiom technicznym. Norma EN 45545-2 nie powinna być zatem przedstawiana jako uniwersalny certyfikat dla każdego komponentu stosowanego w środowisku kolejowym.

Omni3D podchodzi do tych projektów poprzez zwalidowany, kompleksowy proces produkcyjny, łączący polimery samogasnące, kontrolowane parametry druku na drukarkach Omni PRO oraz udokumentowane operacje obróbki końcowej, takie jak klejenie i malowanie.

Omni3D opracowuje rozwiązania w zakresie produkcji addytywnej dla zastosowań kolejowych, przeznaczone do produkcji małoseryjnej, wytwarzania wycofanych z produkcji części zamiennych oraz komponentów, dla których konwencjonalne oprzyrządowanie byłoby nieopłacalne lub zbyt czasochłonne.

Dlaczego sygnalizacja kolejowa potrzebuje produkcji addytywnej

Producenci i operatorzy systemów sygnalizacji kolejowej często napotykają dwa główne wąskie gardła produkcyjne: komponenty o niskim wolumenie produkcji, wiążące się z wysokimi kosztami oprzyrządowania, oraz części zamienne niedostępne już na rynku.

Wtrysk może być trudny do uzasadnienia ekonomicznie przy zaledwie kilkudziesięciu sztukach komponentów. Obróbka CNC może generować nadmierne ilości odpadów materiałowych lub wymagać wielu operacji obróbczych i montażowych. Tymczasem ponowne uruchomienie wycofanej z eksploatacji linii produkcyjnej może zająć miesiące lub okazać się niemożliwe.

Produkcja addytywna odpowiada na te wyzwania, umożliwiając:

• Produkcję komponentów małoseryjnych bez konieczności stosowania oprzyrządowania
• Lokalną produkcję na podstawie zatwierdzonego pliku cyfrowego
• Szybsze wprowadzanie zmian konstrukcyjnych i iteracji technicznych
• Odtwarzanie części wycofanych z produkcji lub niedostępnych na rynku
• Konsolidację wieloczęściowych zespołów montażowych
• Cyfrowy magazyn części na potrzeby przyszłej konserwacji

Zamiast magazynować każdą możliwą część zamienną, organizacja może utrzymywać kontrolowany cyfrowy pakiet produkcyjny i wytwarzać atestowane komponenty dokładnie wtedy, gdy są potrzebne.

Jak działa kwalifikacja EN 45545-2 dla części drukowanych w 3D

Aby zapoznać się ze szczegółową analizą materiałów, parametrów druku, klejów i powłok, zapraszamy do lektury naszego przewodnika po zgodności z normą EN 45545-2 HL3 w druku 3D dla kolejnictwa.

Wybór polimeru opisanego jako „zgodny z EN 45545” nie oznacza automatycznie, że każdy wydrukowany z niego komponent będzie zgodny z tą normą.

Na właściwości gotowej części drukowanej w technologii 3D może wpływać jej grubość, struktura wewnętrzna, orientacja wydruku, parametry druku, historia termiczna oraz obróbka powierzchniowa. Kleje, wypełniacze, podkłady i powłoki mogą również wpływać na zachowanie się całego zespołu pod wpływem ognia.

Wiarygodny proces kwalifikacji powinien zatem uwzględniać całą konfigurację produkcyjną.

1. Określ kategorię produktu i zestaw wymagań

Norma EN 45545-2 zawiera różne zestawy wymagań, w tym R1, R2, R6, R7 i R17. Właściwy zestaw wymagań zależy od funkcji komponentu oraz jego lokalizacji w pojeździe szynowym.

Tych klasyfikacji nie należy traktować jako ogólnych kategorii zastosowań. Stanowią one część oceny technicznej służącej do określenia, jakie badania odporności ogniowej i progi dopuszczalności mają zastosowanie do danego produktu.

2. Określ właściwy poziom zagrożenia

Wymagany poziom zagrożenia — HL1, HL2 lub HL3 — zależy od kategorii konstrukcyjnej i eksploatacyjnej pojazdu.

HL3 stanowi najbardziej wymagający poziom zagrożenia, jednak nie jest on automatycznie wymagany dla każdego komponentu kolejowego. Właściwą klasyfikację należy każdorazowo ustalić wspólnie z producentem taboru, operatorem lub odpowiednią jednostką certyfikującą.

3. Zwaliduj konfigurację produkcyjną

Zakres kwalifikacji powinien określać zmienne wpływające na gotowy komponent, w tym:

• Gatunek polimeru i dostawcę materiału
• Konfigurację maszyny i parametrów wytłaczania
• Temperatury komory, platformy roboczej i dyszy
• Parametry warstw i orientację wydruku
• Grubość ścianek i strukturę wewnętrzną
• Metody klejenia lub montażu
• Podkłady, farby i powłoki ochronne
• Wymagania dotyczące kontroli i dokumentacji

Po zwalidowaniu konfiguracji, parametry te powinny być kontrolowane w ramach zatwierdzonego pakietu produkcyjnego.

4. Osobno oceń wymagania mechaniczne

Norma EN 45545-2 dotyczy zachowania się materiałów pod wpływem ognia. Sama w sobie nie potwierdza wytrzymałości mechanicznej, dokładności wymiarowej, odporności na wibracje, bezpieczeństwa elektrycznego ani długoterminowej trwałości środowiskowej.

W zależności od zastosowania, może być wymagana dodatkowa walidacja inżynierska w zakresie odporności na wibracje, udary, cykle termiczne, promieniowanie UV, odporności chemicznej lub parametrów elektrycznych.

Uzasadnienie biznesowe dla produkcji małoseryjnej w kolejnictwie

W przypadku komponentów małoseryjnych i wycofanych z produkcji, główną zaletą produkcji addytywnej jest wyeliminowanie konieczności stosowania dedykowanego oprzyrządowania.

Poniższe porównanie ilustruje typowe różnice między konwencjonalną produkcją opartą na oprzyrządowaniu a przemysłowym procesem addytywnym.

Wybór właściwej metody produkcji nadal zależy od geometrii, ilości, tolerancji i wymagań mechanicznych. Nasze techniczne porównanie przemysłowego FDM, obróbki CNC i wtrysku dostarcza szerszych ram do oceny tych alternatyw.

W przypadku wybranych projektów, zwalidowany proces addytywny może skrócić czas realizacji produkcji z kilku tygodni do zaledwie kilku dni. Rzeczywisty czas realizacji oraz całkowity koszt zależą od wymiarów komponentu, dostępności materiału, wymagań badawczych, zdolności produkcyjnych oraz obróbki końcowej.

Gdzie druk 3D może wnieść wartość w sygnalizacji kolejowej

Zastosowania w taborze szynowym

Po ustaleniu odpowiednich wymagań w zakresie bezpieczeństwa pożarowego oraz wymagań inżynierskich, produkcję addytywną można rozważyć dla takich komponentów jak:

• Obudowy wewnętrzne i pokrywy urządzeń
• Ramy oświetleniowe i obudowy reflektorów
• Komponenty wentylacyjne i dystrybucji powietrza
• Podłokietniki, stoliki składane i elementy wyposażenia wnętrza
• Komponenty kabiny maszynisty i pulpitu sterowniczego
• Części zamienne o niskim wolumenie produkcji
• Prototypy i komponenty przedseryjne

Drukarki Omni PRO i Omni TECH+ zapewniają kontrolowane środowisko druku umożliwiające produkcję dużych komponentów kolejowych z wymagających polimerów inżynieryjnych.

Zapoznaj się z portfolio polimerów inżynieryjnych Omni3D, aby poznać rodziny materiałów dostępnych dla zastosowań kolejowych i przemysłowych.

Sygnalizacja, systemy sterowania ruchem kolejowym (interlocking) i wyposażenie stacyjne

Produkcja addytywna może również wspierać wytwarzanie obudów, pokryw, wsporników, elementów ochronnych oraz wycofanych z produkcji części zamiennych stosowanych w infrastrukturze sygnalizacyjnej lub stacyjnej.

Zastosowania te muszą być oceniane w zależności od faktycznego środowiska instalacji. W Unii Europejskiej podsystemy sygnalizacji pokładowej i przytorowej są regulowane przez TSI CCS (Control Command and Signalling). Obudowa przytorowa, urządzenie stacyjne oraz komponent zainstalowany wewnątrz pojazdu szynowego mogą zatem podlegać różnym wymaganiom.

Dlatego każdy projekt powinien rozpoczynać się od analizy funkcji komponentu, jego lokalizacji, warunków eksploatacji oraz obowiązujących wymagań technicznych.

Czy kwalifikacja obejmuje klejenie i malowanie?

Tak, pod warunkiem że klej, podkład, farba oraz proces ich nakładania zostały uwzględnione w przetestowanej i udokumentowanej konfiguracji.

Ma to znaczenie w przypadku wielkoformatowych komponentów wytwarzanych z kilku segmentów lub części wymagających określonego wykończenia powierzchni. Nie należy zakładać, że powłoka lub klej nie mają wpływu na zachowanie się materiału pod wpływem ognia.

Gdy klejenie i malowanie stanowią część zakwalifikowanego procesu, zatwierdzone produkty oraz warunki procesowe muszą być utrzymywane w trakcie produkcji. Zmiana kleju, grubości powłoki lub wprowadzenie innego systemu malarskiego może wymagać przeglądu technicznego lub dodatkowych badań.

Od wycofanej części do kontrolowanego cyfrowego magazynu

Cyfrowy magazyn to coś więcej niż folder zawierający pliki CAD. Powinien zawierać informacje niezbędne do powtarzalnego odtwarzania komponentu.

Typowy proces obejmuje:

1. Identyfikację wycofanego z produkcji lub trudno dostępnego komponentu
2. Zebranie rysunków, pomiarów lub danych ze skanowania 3D
3. Przeprojektowanie z myślą o produkcji addytywnej
4. Dobór materiału i konfiguracji produkcyjnej
5. Wytworzenie prototypu i weryfikację inżynierską
6. Badania bezpieczeństwa pożarowego oraz badania specyficzne dla danego zastosowania, w razie potrzeby
7. Zatwierdzenie ostatecznej geometrii i procesu produkcyjnego
8. Przechowywanie kontrolowanego pakietu produkcyjnego
9. Produkcję na żądanie z udokumentowaną identyfikowalnością

Powstały w ten sposób pakiet może obejmować model CAD, plik wydruku, specyfikację materiałową, konfigurację maszyny, parametry procesu, instrukcje obróbki końcowej, kryteria kontroli oraz historię zmian.

Dzięki temu produkcja addytywna przestaje być jedynie metodą prototypowania, a staje się powtarzalnym zasobem produkcyjnym wspierającym utrzymanie i modernizację infrastruktury kolejowej

Dokumentacja jest częścią rozwiązania inżynieryjnego

Głównym wyzwaniem w produkcji addytywnej dla kolejnictwa nie jest wyłącznie wytworzenie części. Jest nim wykazanie, w jaki sposób część została wytworzona oraz czy zachowano zatwierdzoną konfigurację.

Kontrolowana dokumentacja produkcyjna powinna określać:

• Wersję komponentu i pliku
• Gatunek materiału i numer partii
• Konfigurację drukarki i maszyny
• Parametry produkcyjne
• Datę wydruku i odpowiedzialnego operatora
• Klejenie, malowanie i inne procesy obróbki końcowej
• Wyniki kontroli
• Odpowiednią dokumentację badawczą lub kwalifikacyjną
• Odstępstwa i zatwierdzenia inżynierskie

Taka dokumentacja zapewnia identyfikowalność niezbędną do oceny części pod kątem jej docelowego zastosowania kolejowego.

Omni3D współpracuje z producentami taboru, operatorami i partnerami technologicznymi w zakresie oceny geometrii komponentów, wymagań materiałowych, wykonalności produkcyjnej oraz dokumentacji niezbędnej do kwalifikacji technicznej.

Rozpocznij proces kwalifikacji technicznej

Jeśli modernizujesz urządzenia sygnalizacji kolejowej, zarządzasz wycofanymi z produkcji komponentami taboru szynowego lub redukujesz fizyczny zapas części zamiennych, pierwszym krokiem jest Audyt Materiałowo-Geometryczny.

Audyt obejmuje ocenę:

• Funkcji komponentu i miejsca jego zabudowy
• Obowiązujących norm i zestawów wymagań
• Geometrii i wolumenu produkcji
• Wymagań materiałowych i dotyczących odporności ogniowej
• Warunków mechanicznych i środowiskowych
• Operacji klejenia, malowania i wykańczania
• Wykonalności produkcji addytywnej
• Szacowanego czasu realizacji i całkowitego kosztu

Prześlij swoje pliki CAD i poproś o ocenę techniczną od zespołu Omni3D. Nasz zespół może wspólnie z Tobą przeanalizować geometrię, wolumen produkcji, wymagania materiałowe oraz dostępną dokumentację zgodną z EN 45545-2.

Często zadawane pytania