毋庸置疑，机车、轨道车辆和列车是否可用，对轨道交通的可靠性至关重要。德国联邦铁路公司(Deutsche Bahn ，以下简称德铁))有 7,000 多名员工从事着车辆养护工作，为由数千车辆组成的车队保驾护航。其中，备件的库存和采购是一项巨大的挑战。对于那些难于采购的零件，采用多名员工从事着车辆养护工作，为由数千车辆组成的车队保驾护航。其中，备件的库存和采购是一项巨大的挑战。对于那些难于采购的零件，采用 3D 打印的方式制造零件，则能够显著提升备件的可用性。目前，德铁在一个试点项目中首次使用了 GEFERTEC 的 3DMP ® 工艺。

“可用性对我们公司来说是一个非常重要的课题”，Tina Schlingmann 博士说道，她从去年开始为德铁研究增材制造的潜在应用。这位材料学专家认为，除原型制造和工具领域，备件业务尤其大有可为。德铁所购买的数千辆列车和机车的养护都由自己进行，这就存在着一个很大的问题：对于老旧的机车，经常面临原厂备件停产的情况。

1966 至 1974 年，294 系列机车在德国联邦铁路公司营运

9个月的轮对轴箱盖交货期

在过去的几年里，德铁总共在100多个使用案例中进行了有关增材制造的可行性研究。“事实证明，增材制造在与可用性相关的备件业务领域尤其大有可为”，Schlingmann 博士强调道。最近的一个案例是在20世纪60和70年代投入营运的一辆BR 294型机车的轮对轴箱盖——这一配件的损坏和缺失，极有可能造成润滑剂从轴承中逸出，导致轴承损坏，最糟糕的情况下，机车甚至可能因此脱轨。然而，这一备件的交货期长达九个月，在此期间导致的机车停运，给公司带来了巨大的经济损失。轮对轴箱盖的原始铸件重达11.5千克，直径为374毫米，高 78毫米。在可行性研究中，德铁选择与增材制造领域专家 Rolf Lenk GmbH 共同合作，以寻找替代解决方案。

去年，Rolf Lenk 有一台 GEFERTEC GmbH 的 arc605 机床投产，该机床所使用 3DMP ® 工艺(见文本框)，是能够进行大型配件高速增材制造的理想选择。

轮对轴箱盖采用 3DMP ® 工艺打印（左）然后再进行切削加工（右）

由于老旧车辆的备件通常没有数字形式的 3D 数据，因此首先需要进行完整的逆向工程，在完成该步骤后，还必须为线切割机床整理 3D 数据。在这个项目中所使用的 3DMP ® CAM 软件可从配件的数字模型生成特殊的 CNC 数据，然后使用软件由线切割机床逐个焊道进行工件构造。“包括设置在内，在 GEFERTEC 机床上的实际生产时间只有大约 8 小时”，Rolf Lenk 公司项目专员 Matthias Otte 说道。在机床上完成基础加工后，还需对近净成形的配件进行切削加工。从构想、逆向工程到最终生产，整个项目共计用时两个月。“这只是在初次生产工件时需要花费的时间”，M. Otte 强调说：“将来，根据机床的情况，我们可以将这一配件的生产时间缩短至 2 到 3 周。”

Tina Schlingmann 博士在德国联邦铁路公司致力于增材制造方法的应用

重 11.5 千克的轮对轴箱盖在 GEFERTEC 的 arc605 上打印生产

德铁和联邦铁路局的材料实验室对成品配件进行过全面彻底的检测。“除通常的材料学检测之外，甚至还进行了计算机断层扫描”，Schlingmann 博士讲道。无一例外都是肯定结果，确证了 3DMP ® 工艺进行轮对轴箱盖生产的高品质。现在，只需完成德铁组件的批准认证流程，该备件就能被顺利安装了。

 Matthias Otte 是 Rolf Lenk 公司的项目专员，他说：“包括设置在内，轮对轴箱盖在GEFERTEC 机床上的实际生产时间只有大约 8 个小时。”

数字化备件仓库列入未来愿景

有关轮对轴箱盖增材制造的可行性研究只是一个开始——未来，德铁在该领域还有多项计划：将备件仓库数字化，以解决仓库运营成本高昂、费用巨大的难题。所有配件将在其中以数字文件的形式提供使用，需要时，可以在合适的机床上进行增材制造。这一方案在提高备件可用性的同时，也将同步节约成本。因为除了生产成本外，公司还担负着运输和库存成本。此外，关键配件还必须在其使用寿命结束后报废。Schlingmann 博士还特别指出这种解决方案的环境影响：“通过增材制造，可显著减小零部件的碳足迹。”因此，备件增材制造加工也非常贴合德铁“That's Green”的环保主张。