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L’imprimante 3D fait son entrée dans les dépôts

La numérisation du monde ferroviaire en est encore à ses balbutiements. Mais les choses sont en train de changer dans les dépôts. Démonstration.

C’est une évidence : actuellement, pour fournir une fiabilité maximale au service des trains, des quantités de commande minimales de pièces de rechange sont souvent requises. Elles sont d’ailleurs souvent incluses dans le contrat de commande et encombrent les allées de stockage de certains grands dépôts. Il en résulte dès lors un stock de pièces de rechange ainsi que des outils qui ne sont pas toujours nécessaires au quotidien. Tout cela a un coût, dès l’instant où la plupart des entreprises ferroviaires sont des entreprises étatiques. C’est donc le contribuable qui paye tout cela…

Mais les choses pourraient changer à court terme. La digitalisation, que l’on croit toujours comme étant un peu de la science-fiction, gagne du terrain au sein des dépôts des chemins de fer. Ceux-ci sont appelés à passer à la « fabrication additive ». De quoi s’agit-il ? D’une méthode en impression 3D qui offre la possibilité de développer et de fabriquer des pièces de rechange en petites quantités mais immédiatement, quelle que soit la complexité des composants. Pour arriver à cela, l’imprimante 3D devient essentielle. Au lieu de commander une pièce à un fournisseur et la recevoir 10 jours plus tard, l’imprimante vous fait tout de suite ce dont vous avez besoin. Les dernières avancées en matière de matériel et de matériaux permettent désormais aux opérateurs de transport de surmonter les limites de la fabrication traditionnelle en petites séries, source de coûts et de délais parfois importants. Outre la production de pièces de rechange en fonction des besoins, cette nouvelle méthode permet également aux entreprises ferroviaires de produire de manière flexible, ce qui permet une maintenance et un entretien plus efficace des trains, et donc une meilleure disponibilité du matériel en service.

(photo presse Siemens)

La fabrication additive  (impression 3D) implique la fabrication par addition de matériau. Elle s’oppose à la fabrication soustractive où l’on enlève de la matière pour atteindre la forme désirée. Dans la fabrication additive, les pièces en 3D sont construites par addition de couches successives de matière sous contrôle d’un ordinateur. Ce processus offre des avantages considérables comme, notamment, des économies de coûts, la quasi-élimination des déchets générés généralement par les processus de découpe de matériaux et la liberté de conception en évitant les contraintes que l’on trouve généralement dans les processus de fabrication traditionnels. Ainsi, la préparation et la disponibilité d’un prototype dès les premières étapes d’un projet permettent de gagner du temps et de réduire les coûts.

Avoir recours à la fabrication additive, en particulier dans les applications de pointe, permet non seulement de produire efficacement des composants, mais aussi d’en créer de nouveaux, innovants, qui n’étaient pas réalisables auparavant. Les procédés de fabrication additive commencent tous selon le même principe. Un modèle CAO est d’abord converti au format de fichier .STL pour ensuite être exploité sur une machine de fabrication additive. Lorsqu’il est lu, il est découpé en un certain nombre de couches en fonction de la précision souhaitée. L’utilisation de modèles 3D offre une clarté sur la conception grâce à une visualisation réelle, minimisant les corrections coûteuses ou les erreurs de dessin, avant la découpe en métal ou la fabrication moulée. De plus, en utilisant des matériaux techniques modernes – par exemple des matériaux non métalliques plus légers que les métaux traditionnels – le poids total du véhicule en vient à être réduit, ce qui améliore l’efficacité de la chaîne d’entretien.

Un exemple ferroviaire concret est d’application à Dortmünd-Eving, où Siemens Mobility a récemment ouvert le centre de service pour un nouvel opérateur privé. Ce dépôt dernier cri est destiné à numériser l’ensemble du processus de maintenance et de réparation des trains. Avec près de 100 trains par mois passant par le dépôt, Siemens Mobility vise à répondre aux besoins de maintenance de l’opérateur RRX, rapidement et efficacement, en offrant le meilleur niveau de service et de disponibilité des rames (des Desiros Siemens, ce qui facilite évidemment les choses…). Siemens Mobility est maintenant en mesure de produire des composants reproductibles selon les cahiers de charge ferroviaires et qui possèdent les propriétés matérielles requises selon la certification EN45545-2.

Un autre exemple provient de l’université de Huddersfield. L’équipe du professeur Iwnicki travaille sur la modernisation des véhicules ferroviaires dans le cadre du projet européen Run2Rail. Il s’agit d’un projet collaboratif de 2,7 millions d’euros impliquant quinze partenaires à travers l’Europe. Celui-ci s’inscrit dans le cadre d’un programme plus grand appelé « Shift2Rail ». Le projet Run2Rail pourrait démontrer que cette technologie additive et les matériaux composites répondent plus efficacement aux projets ferroviaires, grâce notamment à la production de pièces plus légères, moins bruyantes et plus respectueuses de l’environnement.

La numérisation n’en est encore qu’à ses balbutiements dans le grand monde ferroviaire, une industrie née au XIXème siècle. Mais elle prend de plus en plus d’ampleur à mesure que les technologies progressent et que les pressions de plus en plus fortes s’exercent sur les transporteurs pour fournir un service de train fiable.

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Frédéric de Kemmeter
Analyste ferroviaire & mobilité

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