Yijia 3D金属3Dプリント高性能カスタマイズブレーキディスクは高速鉄道で幅広い応用の見通しを持っています

2022年5月19日、南極熊は、国内3DプリンターメーカーEplus3Dが最新の顧客プロジェクトを通じて鉄道分野にデビューしたことを知りました。
Eplus3D は鉄道会社と緊密に協力し、大型の EP-M650 システムを使用して、列車に最終的に搭載されるカスタムブレーキディスクセットを 3D プリントしました。各コンポーネントは、Φ648 x 90mm3 の大きさで、24CrNiMo 合金鋼から印刷され、開始から終了までの合計構築時間は 631 時間でした。
このユースケースは、Eplus3D の長い一連の 3D 印刷アプリケーションの中で最新のものであり、これにより、付加製造されたブレーキディスクを従来の製造方法よりも低コストかつ短いリードタイムで製造できるようになると言われています。
△EP-M650 3Dプリンター。画像はEplus3Dより。
高性能ブレーキディスクの必要性<br /> 航空宇宙産業や自動車産業と同様に、鉄道産業でも高性能の金属部品が求められています。現在の高速列車は最高速度が時速約350キロメートル以上、車両の重量は約60トンです。そのため、走行中の列車の後ろには巨大な慣性と運動エネルギーがあり、短時間でブレーキをかけて停止することが非常に困難になります。
ブレーキディスクの動作原理は単純で、ブレーキディスクが互いに圧迫され、摩擦が生じて列車の車輪の回転に対抗します。残念ながら、摩擦によって大量の熱が発生するため、ブレーキディスク (およびパッド) は 900°C 程度の温度に耐える必要があることがよくあります。また、雨、雪、砂嵐、灼熱の太陽など、さまざまな過酷な環境でも動作できるように設計されています。
今日のブレーキディスクの多くは鋼合金から作られており、金属鋳造や鍛造などの従来のプロセスで製造されています。これらの方法は確かに優れた機械的特性と表面仕上げを提供しますが、生産サイクルが長くなるという問題もあります。これは交換部品を調達する場合に特に厄介で、配送に数か月かかることがあり、サプライチェーンの各ステップでコストが追加されます。
△製作室にある3Dプリントされたブレーキディスク。写真提供：Eplus3D。
鉄道業界向けの新しいツール<br /> Eplus3D は、積層造形アプローチを採用し、655 x 655 x 800 mm の大きな造形体積を持つクアッドレーザー粉末ベッド融合システムである EP-M650 3D プリンターを活用しました。
この機械は、チタン、アルミニウム、インコネル、コバルトクロムなどの幅広い金属粉末に対応しています。このプロジェクトで使用されている 24CrNiMo 鋼は、高い引張強度、破壊靭性、優れた熱安定性で知られており、これらはブレーキディスクにとって重要な特性です。
3D プリント技術を使用すると、リードタイムの短縮と生産コストの削減に加えて、部品のパフォーマンスの向上という点でもいくつかの利点があります。 Eplus3D によれば、高出力レーザービームの反応性により、3D プリントされたブレーキディスクは密度が向上し、機械的特性と摩擦特性が向上します。ブレーキディスクは、表面の特徴と穴が一体となって印刷されているため、放熱性も向上していることが分かりました。
最終的に、Eplus3D は、部品の性能を犠牲にすることなく重要なスペアパーツを製造するための新しい改良された方法を提供することで、鉄道車両分野における 3D プリンターの明るい未来を見出しています。
△デジタルブレーキディスク設計。画像はEplus3Dより。
それでも、Eplus3D は輸送分野で付加製造を活用する最初の企業ではありません。つい最近、フランスを拠点とする鉄道車両メーカーの Alstom は、自社のスペアパーツ製造プロセスを合理化するために Stratasys の FDM 3D プリント技術を採用しました。同社の最新プロジェクトの 1 つは、アルジェリアの Sétif Tramways 向けの緊急スペアパーツ一式の製造で、これにより納期が大幅に短縮され、Sétif Tramways の製造コストが数千ドル節約されました。
一方、テクノロジー企業ARMORの付加製造材料部門であるKimyaは、3Dプリントを使用して、名前が明かされていない鉄道サプライヤーの旧型モデルの保護カバー部品を製造した。 1982年に開発されたシールドの金型は現在存在しないため、スペアパーツはPEEKで3Dプリントされる前にゼロから再設計する必要がありました。

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