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Chiltern Railways : des pièces en 3D pour moins d’immobilisation du matériel

Le Chiltern Railway (photo Wikipedia)

Chiltern Railways deviant le premier opérateur ferroviaire britannique à tester des pièces imprimées en 3D sur des trains de voyageurs en service.

L’opérateur s’est associé à la société de leasing ferroviaire Angel Trains, ainsi qu’aux principales sociétés d’ingénierie et d’impression 3D, pour lancer l’essai de produire plusieurs pièces imprimées en 3D, tels des accoudoirs ou des poignées de maintien, installés dans ses trains en exploitation.

L’impression 3D devrait permettre aux opérateurs de train d’accélérer le remplacement des pièces obsolètes grâce à un accès plus facile et plus rapide aux innovations et améliorations, permettant ainsi à des sociétés comme Chiltern de remettre leurs véhicules en service plus rapidement et d’éviter de coûteuses immobilisations en atelier. Le délai actuel pour les méthodes de fabrication conventionnelles est d’environ quatre mois pour les accoudoirs et de deux mois et demi pour les poignées, ce qui est évidemment excessif. Les pièces à l’essai comprennent quatre accoudoirs de passager et sept poignées de maintien, installés dans les trains de Chiltern Railways . Le succès de l’essai à ce jour montre que l’impression 3D peut aider les opérateurs de train à accélérer le remplacement de pièces obsolètes, leur permettant de remettre les véhicules en service plus rapidement et de mieux entretenir leurs trains, améliorant ainsi la qualité de service des passagers. Cette nouvelle forme de maintenance des trains doit grandement améliorer la qualité du service à la clientèle.

Rentable et rapide, l’impression 3D est considérée comme un élément potentiellement vital de la future exploitation ferroviaire du Chiltern. Une grande partie de la flotte de l’opérateur approche les 30 ans. La capacité de trouver rapidement et efficacement des pièces de rechange datant d’une autre époque est donc essentielle pour que Chiltern maintienne son service et évite toute perturbation potentielle des clients.

James Brown, ingénieur données et performance chez Angel Trains, le propriétaire du matériel roulant , explique : « Ces derniers temps, les opérateurs se sont montrés de plus en plus préoccupés par le fait que l’approvisionnement en pièces de rechange pour les anciennes flottes de trains à un coût raisonnable et dans un court laps de temps se révélait très difficile. Le problème est que les méthodes de fabrication traditionnelles ne permettent que de rentabiliser la production de gros volumes de pièces de rechange, même si un opérateur n’en a pas besoin ou pour seulement quelques pièces de train obsolètes.  En outre, les délais peuvent prendre des mois.  C’est pourquoi nous nous sommes associés à DB ESG et à Stratasys pour montrer aux opérateurs comment surmonter ces obstacles en utilisant l’impression 3D pour produire la quantité exacte de pièces dont ils ont besoin à une fraction du temps et du coût des méthodes traditionnelles. »

Dans le détail, avec l’impression 3D Stratasys FDM, l’accoudoir final peut être fabriqué en une semaine, ce qui représente une diminution de délais de près de 94%. James Brown pense que des économies pouvant atteindre 50% seront réalisables. De même, dans le cas des poignées de maintien, la pièce de rechange était obsolète et le fournisseur initial n’était plus en activité.  Cela aurait signifier que pour fabriquer davantage de pièces, il aurait fallu un nouvel outil de fabrication coûtant jusqu’à 15 000 £ et un délai de production de deux mois et demi.  En impression 3D, les sept poignées de préhension requises ont été produites à un coût nettement inférieur par pièce en trois semaines.

L’impression 3D permet aussi de personnaliser les trains au fur et à mesure des années d’exploitation, ou en accord avec la politique commerciale des opérateurs, qui peuvent rajouter des éléments propres à leur identité. Après le succès de l’essai à ce jour, cette collaboration intersectorielle entre Angel Trains, DB ESG et Stratasysa met en place un processus reproductible qui permet de produire des pièces conformes aux normes de l’industrie ferroviaire. Avec les réponses positives des opérateurs ferroviaires, le consortium tripartite doit maintenant entamer son prochain essai avec le Great Western Railway, qui prévoit d’intégrer des pièces imprimées en 3D dans une sélection de trains au cours des prochains mois.

L’impression 3D, très prometteuse, doit cependant faire face au problème de certification et aux normes propres au secteur ferroviaire, comme les normes de durabilité, anti-feu, de matière (allergies…), de santé. Martin Stevens, responsable de l’ingénierie mécanique chez DB ESG, s’enthousiasme : « L’obtention de la certification élimine un obstacle majeur qui empêchait jusqu’ici une mise en œuvre plus répandue de l’impression 3D dans les trains britanniques. » Stratasys propose pour ce faire son imprimante 3D Fortus 450mc. Permettant aux fabricants du secteur des transports de produire des pièces complexes destinées à des applications de production en petit volume, cette machine propose des thermoplastiques robustes de qualité technique pour la fabrication de pièces robustes, durables et indéformables.  Cela inclut le nouvel Antero ™ 800 NA haute performance, un thermoplastique à base de PEKK.  L’Antero 800 NA surpasse les autres thermoplastiques hautes performances grâce à sa résistance chimique supérieure, son dégazage ultra-faible, sa résistance aux températures élevées et ses propriétés anti-usure exceptionnelles.

L’imprimante 3D Fortus 450mc (photo Stratasys)

Avec cette technologie, les opérateurs de train peuvent être beaucoup plus réactifs pour remplacer les pièces endommagées ou vandalisées. Une pièce de rechange imprimée en 3D peut être produite à la demande et installée immédiatement, ce qui évite des trains sales et abîmés pendant une semaine, comme on le voit souvent.  La production à faible volume est désormais réalisable à un coût acceptable et on ne doit plus faire appel au fournisseur en urgence, avec quelques pièces apportées par camionnette. Tout bénéfice pour le climat…

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L’auteur de ce blog


Frédéric de Kemmeter
Analyste ferroviaire & mobilité - Secrétaire de Global Rail Network. Le rail sans tabous ni langue de bois. J'aime les choses bien réfléchies. Le ferroviaire, ce n'est pas faire de l'activisme, c'est faire le tour de la question à 360°. C'est la ligne de conduite de ce blog.
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