Reino Unido prueba las primeras piezas impresas en 3D para trenes de pasajeros

Angel Trains, una de las principales empresas de leasing de material ferroviario de Reino Unido, Stratasys, especialista en impresión 3D, DB ESG, consultora de ingeniería, y Chiltern Railways, operadora de trenes, han unido sus fuerzas para probar las primeras piezas impresas en 3D implementadas en un tren de pasajeros en servicio en el Reino Unido. Estas piezas incluyen cuatro reposabrazos para pasajeros y siete asas de sujeción, que se han instalado en los trenes de Chiltern Railways.

La colaboración multisectorial entre Angel Trains, DB ESG y Stratasys tiene como objetivo aprovechar la impresión 3D para superar los problemas relacionados con la sustitución de piezas obsoletas en el sector ferroviario del Reino Unido.

Hasta ahora, el éxito de la prueba demuestra cómo la impresión 3D puede ayudar a los operadores de trenes a acelerar la sustitución de piezas obsoletas, permitiéndoles volver a poner los vehículos en servicio más rápidamente y efectuar un mejor mantenimiento de sus trenes, lo que aumenta la calidad del servicio para los pasajeros.

A diferencia del sector de la automoción, donde los vehículos de marcas nacionales se producen de forma masiva por millones cada año, el número de flotas en el sector ferroviario es comparativamente muy pequeño y, en algunos casos, con más de 30 años. Esta combinación conlleva varios desafíos para los operadores de trenes, especialmente cuando se trata del mantenimiento de vehículos y la sustitución de piezas. “En los últimos tiempos, hemos visto una mayor preocupación entre los operadores por el hecho de que resulta cada vez más difícil buscar piezas de repuesto para las flotas de trenes más antiguas a un coste razonable y en un plazo corto”, explica James Brown, ingeniero de datos y rendimiento de Angel Trains.

“El problema es que los métodos de fabricación tradicionales solo ofrecen rentabilidad en la producción de grandes volúmenes de piezas de repuesto, aunque un operador solo necesite sustituir unas pocas piezas obsoletas del tren. Además, los plazos de entrega pueden alargarse durante meses. Por este motivo nos hemos asociado con DB ESG y Stratasys, lo que demuestra cómo los operadores pueden superar estos obstáculos utilizando la impresión 3D para producir la cantidad exacta de piezas que necesitan en mucho menos tiempo y con un coste mucho más bajo que los métodos tradicionales”, añade.

La característica de apoyabrazos actualmente en servicio con Chiltern Railways es un ejemplo de esta eficiencia en cuanto a costes y tiempo. Según Brown, el plazo de entrega de esta pieza utilizando los métodos de fabricación convencionales sería de aproximadamente cuatro meses. Sin embargo, con la impresión 3D de Stratasys FDM, el reposabrazos final se puede producir en una semana, lo que representa una disminución de casi el 94%. Brown cree que se podrá obtener un ahorro de hasta el 50% por pieza.

Del mismo modo, en el caso del asa de sujeción, la pieza de repuesto estaba obsoleta y la empresa del proveedor original ya no estaba en funcionamiento. Como resultado, para fabricar más de estas piezas se habría necesitado una nueva herramienta de fabricación, con un coste de hasta 15.000 libras esterlinas y un plazo de entrega de dos meses y medio. Con la impresión 3D, las siete asas de sujeción necesarias se fabricaron a un coste significativamente inferior por pieza en tres semanas.

“Es un momento emocionante para el sector ferroviario del Reino Unido”, continúa Brown. “Con esta tecnología, los operadores de trenes pueden tener mucha más capacidad de respuesta a la hora de sustituir las piezas orientadas al pasajero que se dañan o son objeto de actos de vandalismo. Una pieza de repuesto impresa en 3D se puede fabricar a petición e instalarse inmediatamente. Con la producción de poco volumen que ahora se puede lograr, también estamos empezando a explorar cómo podemos aprovechar la impresión 3D para personalizar los interiores que mejor se adapten a los desplazamientos de los pasajeros. Por ejemplo, hemos probado mesas de respaldo de asiento con impresión 3D con braille que informan al pasajero de que el baño está a diez filas de distancia de ese asiento concreto. Este nivel de personalización no tiene precedentes y solo puede llevarse a cabo mediante la impresión 3D, lo que ofrece la posibilidad de mejorar significativamente tanto el servicio de los trenes como la experiencia de los pasajeros en el futuro”.

DB ESG realizó pruebas exhaustivas en una serie de materiales de impresión 3D de calidad industrial para garantizar el primer cumplimiento de la norma EN45545-2 del sector ferroviario del Reino Unido por parte de las piezas impresas en 3D. Las piezas finales se imprimieron en 3D con la impresora 3D de producción Fortus 450mc basada en FDM de Stratasys en resina Ultem 9085, homologada según las normas sobre fuego, humo y toxicidad del sector ferroviario.

Martin Stevens, director de ingeniería mecánica de DB ESG, comenta: “La obtención de la certificación elimina una barrera importante que ha impedido una implementación más generalizada de la impresión 3D en los trenes del Reino Unido. Nuestra función en este proyecto ha sido investigar el diseño, la producción y el acabado de las piezas FDM, verificando si cumplen con las normas ferroviarias y si funcionan en los entornos operativos. También hemos optimizado el diseño de los componentes de la fabricación FDM”.

Phil Andrews, director interino de ingeniería de Chiltern Railways, afirma: “En Chiltern Railways estamos encantados de formar parte de esta innovadora prueba utilizando piezas impresas en 3D en nuestros trenes. La impresión 3D tiene un plazo de entrega mucho más rápido y es más rentable que los métodos de fabricación tradicionales. Gran parte de nuestra flota se acerca a los 30 años de antigüedad y es vital que podamos conseguir las piezas que necesitamos lo más rápido posible. Esta prueba desempeñará un papel importante para mantener las puntuaciones de satisfacción del cliente líderes del sector y garantizará que los interiores de nuestros trenes se mantengan con las normas más estrictas”.

Tras el éxito de la prueba hasta la fecha, el grupo ha establecido un proceso repetible que produce piezas que cumplen con las normas del sector ferroviario y son adecuadas para su uso en vehículos de pasajeros. El consorcio tripartito ha recibido respuestas positivas de los operadores de trenes y está listo para comenzar su próxima prueba con Great Western Railway, que tiene previsto integrar piezas impresas en 3D en varios trenes en los próximos meses.

Yann Rageul, responsable de cuentas estratégicas para EMEA de Stratasys, concluye: “Tras haber demostrado con éxito la viabilidad de las piezas impresas en 3D en los trenes del Reino Unido, el impacto en la cadena de suministro del sector ferroviario tradicional puede suponer un cambio transformador. Los operadores de trenes pueden erradicar los problemas relacionados con los inventarios físicos mediante la creación de una biblioteca de inventario digital que puede imprimirse en 3D cuando y como lo necesiten, donde y cuando lo necesiten y en la cantidad exacta necesaria. Estamos asistiendo a una nueva era de producción a petición sin desperdicios”.