3Dプリントが鉄道技術変革の新たなモデルを切り開く

出典：科技日報

「皆さん、国防科学技術産業計量ステーションの校正証明書が出ました。これは、絶縁計の校正装置の誤差を±0.01％以内に抑え、テストに合格したことを意味します！」6月19日、中国鉄道ハルビン局グループ有限公司三科樹車庫マスタースタジオのWeChatグループで、鉄道客車検査装置の写真が白熱した議論を巻き起こした。このデバイスに搭載されている特殊な形状のアクセサリーやシェルの多くは、スタジオメンバーのYu Dianhui氏が3Dプリント技術を使って独自に設計・製作したもので、実際の生産に初めて使用されたことが判明した。

三科樹車両廠はハルビン鉄道局集団有限公司の在来客車2,900両以上のメンテナンスを担当しています。今年初めから、マスタースタジオのいくつかのテストベンチで部品を改造またはアップグレードする際には、部品の異なる規格に応じて新しい設備と人員を導入したり、金型の製作を外部の会社に委託したりする必要がありました。煩雑なプロセスのため、スタジオの研究開発作業の一部は「ご飯が炊けるのを待つ」状態になっています。

35歳の車両電気技師である于殿輝さんは、「高旭斌車両電気技師鉄道技能マスタースタジオ」のメンバーであり、「鉄道技術専門家」と「国家鉄道青年職業専門家」の称号を獲得している。スタジオは彼に、絶縁電子メーター用のポータブル校正装置を設計する任務を与えました。

Yu Dianhui氏は次のように述べた。「絶縁抵抗計の校正装置は、乗用車の電気機器や配線の絶縁不良を防ぐための重要な検出装置です。プリンターほどの大きさの校正装置を購入するには数万元かかり、絶縁抵抗計の検査周期は1年に1回です。絶縁抵抗計の測定基準をどのように検出するかは、生産業務において難しい問題です。そのため、持ち運びが簡単で、頑丈で落下に強く、コストが低い装置を設計したいと考えています。」

近年、3Dプリント技術が急速に発展しており、モデリングソフトウェアによって構築された3次元データモデルファイルに基づいて、粉末金属やプラスチックなどの接着材料を使用して、スライスされたグラフィックスに従って層ごとに印刷して積み重ねることでオブジェクトを構築します。 Yu Dianhui 氏は、3D プリントを試してみることにずっと熱心でした。彼は自分自身に挑戦し、この技術を鉄道車両業界と組み合わせることでどのような火花が生まれるかを見てみたいと思っています。

今回、たまたまそんな機会がありました。于殿慧さんは同僚が自宅にマシンを持っていると聞いて、それを借りて勉強しました。 Yu Dianhui さんは実践能力に優れていますが、3D プリントはまったく新しい分野であり、表面的な知識だけでは問題を解決できませんでした。そこで、オンラインでコースウェアを購入し、休憩時間を利用して 500 時間のビデオコースウェアをすべて視聴しました。視聴しながら学習し、徐々にコツをつかんでいきました。

最初、彼はバネ、ネジ、植木鉢、本棚などの小さな物をいくつか作ろうとしました。そして、図面とモデリングが鍵であることに気付きました。図面が正確でなければ、印刷されたモデルも正確ではありません。図面を描く前に、まず携帯電話の箱を使って基本モデルを作り、10個の外部穴と内部部品の位置を残し、その後箱に合わせて描画、モデリング、印刷しました。

コンパクトで持ち運びしやすいように、Yu Dianhui 氏は最初の図面の作成に 10 時間、モデルの印刷に 20 時間を費やしました。さらに、実際の運用においては、印刷の平坦化、付属品の収縮や歪み、表面の荒れ、機械の詰まり、印刷のずれなどの問題も時々発生します。

しかし、于殿慧は落胆することなく、卓越性を目指して努力を続けました。シェル構造を例に挙げると、上部と下部の2つの部分で構成されています。スナップオンクランプ、ボルト締結、端子接続のいずれであっても、どのように接続するかが鍵となります。彼は3つの方法を1つずつ試しました。60時間の印刷の後、Yu Dianhuiは最終的にボルト締結方法を選択しました。

測定、設計、モデリング、レベリング、印刷、修正... Yu Dianhui とスタジオのメンバーは上記の操作を何度も繰り返し、試行錯誤を繰り返しながら最適化と改善を進めていきました。何度もデバッグを重ね、スタジオのメンバーが独自に設計・製作した最初のコンポーネント「ベースシェル」が無事完成しました。このとき、彼らは約2か月間プリンターの横で作業していました。

Yu Dianhui 氏は、デバイスの内部構造に自信を持っていました。電子回路は彼の得意分野なので、まったく難しいことではありませんでした。安全で信頼性の高い使用を確保するために、設計図に従ってヒューズ保護回路、電源スイッチ、充電保護回路を取り付けるだけで済みました。容積はわずか998立方センチメートル、重さはわずか570グラムです。

「新技術の応用が成功したことで、従来のアクセサリーの精度が低く、コストが高く、少量生産ができないという問題が解決されただけでなく、マスタースタジオにもっとクリエイティブな製品をもたらすことも意味します。」マスタースタジオの創設者であるガオ・シュビン氏は、技術を実際の生産に密接に統合し、成果の転換を加速するために、革新的な活動を積極的に展開し、困難な故障への取り組み、設備のアップグレード、アクセサリーの修理と再利用、鉄道教材の作成において、高速、高効率、パーソナライズされたカスタマイズなどの3Dプリント技術の特徴を十分に発揮し、現場の多くの技術問題を解決したと述べました。

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