Il y a près d’un an, Angel Trains qui est l’un des principaux loueurs de matériel ferroviaire en Grande Bretagne, s’était rapproché de Stratasys, ainsi que le cabinet d’ingénierie DB ESG et la compagnie ferroviaire Chiltern Railways, dans le but d’accélérer l’utilisation de la fabrication additive dans le secteur ferroviaire. Dans un communiqué, les partenaires viennent d’annoncer que pour la première fois des pièces imprimées en 3D ont été installées dans un train de voyageurs en service au Royaume-Uni. Il est question de quatre accoudoirs passagers et de sept poignées de maintien qui ont été utilisées dans les trains de Chiltern Railways.
Ce nouveau cas d’application confirme l’intérêt croissant du secteur ferroviaire pour l’impression 3D. Le succès de l’essai montre non seulement que cette technologie peut accélérer le remplacement des pièces obsolètes et par conséquent la remise en service des véhicules, mais aussi assurer une meilleure maintenance de leurs trains, et in fine améliorer la qualité du service aux passagers.
Les compagnies ferroviaires semblent emprunter le même chemin que leur homologues aériennes qui avancent à grand pas vers l’impression 3D. Plusieurs d’entre elles, et pas des moindres, Etihad Airways en tête, multiplient les partenariats pour introduire l’usage de l’impression 3D dans la fabrication de leurs cabines d’avion.
Alors qu’en France, la SNCF envisage sérieusement la fabrication additive de certaines pièces métalliques, la Nederlandse Spoorwegen alias NS, qui est la principale compagnie d’exploitation des chemins de fer aux Pays-Bas, a révélé produire certains composants de ses trains par impression 3D.
« l’approvisionnement en pièces de rechange pour les parcs de trains plus anciens s’avère de plus en plus difficile »
Accoudoir imprimé en 3D dans un train de Chiltern Railways, produit 94 % plus vite que selon les méthodes de fabrication traditionnelles. Crédits photo : Stratasys
La collaboration intersectorielle entre Angel Trains, DB ESG et Stratasys vise à tirer parti de l’impression 3D pour résoudre les problèmes liés au remplacement des pièces obsolètes dans l’ensemble du secteur ferroviaire britannique. Contrairement à l’industrie automobile, où les véhicules de grandes marques sont chaque année produits en série par millions, dans le secteur ferroviaire, le parc machine est comparativement très réduit et, dans certains cas, vieux de plus de 30 ans. Cette combinaison présente plusieurs défis pour les compagnies ferroviaires, notamment en ce qui concerne la maintenance des véhicules et le remplacement des pièces.
« Ces derniers temps, les exploitants sont de plus en plus inquiets, car l’approvisionnement en pièces de rechange pour les parcs de trains plus anciens, à un coût raisonnable et dans un court laps de temps, s’avère de plus en plus difficile », explique James Brown, ingénieur en données et performances chez Angel Trains.
« Le problème est le suivant : en employant les méthodes de fabrication traditionnelles, seule une production en grands volumes de pièces de rechange s’avère rentable, même dans le cas où un opérateur ne doit remplacer que quelques pièces obsolètes. De plus, les délais peuvent s’étendre sur des mois. Voilà pourquoi nous avons fait équipe avec DB ESG et Stratasys, pour montrer comment les opérateurs peuvent surmonter ces obstacles en utilisant l’impression 3D pour produire le nombre exact de pièces dont ils ont besoin pour une fraction du temps et du coût nécessaires avec les méthodes traditionnelles », ajoute-t-il.
« Cette technologie va permettre aux compagnies ferroviaires de remplacer beaucoup plus rapidement des pièces destinées aux voyageurs qui sont endommagées ou vandalisées »
L’accoudoir actuellement en service chez Chiltern Railways illustre parfaitement les économies de temps et d’argent réalisées. Selon M. Brown, la fabrication de cette pièce selon les méthodes traditionnelles prendrait environ quatre mois. Avec l’impression 3D FDM de Stratasys, l’accoudoir final peut être produit en une semaine, ce qui représente une diminution de près de 94 %. M. Brown est convaincu que l’on peut parvenir à réduire de moitié le coût de chaque pièce.
De même, dans le cas du dispositif de poignée de maintien, la pièce de rechange était obsolète et l’entreprise du fournisseur initial n’était plus en activité. Par conséquent, pour fabriquer davantage de ces pièces, il aurait fallu un nouvel outil de fabrication, dont le coût pouvait atteindre 15 000 £ et la production s’étendre sur deux mois et demi. Avec l’impression 3D, les sept poignées de maintien nécessaires ont été produites en trois semaines et le coût par pièce a été nettement inférieur.
« Le secteur ferroviaire britannique traverse actuellement une phase passionnante », poursuit M. Brown. « Cette technologie va permettre aux compagnies ferroviaires de remplacer beaucoup plus rapidement des pièces destinées aux voyageurs qui sont endommagées ou vandalisées. Une pièce de rechange imprimée en 3D peut être produite sur demande et installée immédiatement. Avec une production en faible volume désormais possible, nous commençons également à explorer la façon dont nous pouvons tirer parti de l’impression 3D pour personnaliser des intérieurs mieux adaptés aux déplacements des passagers. Nous avons notamment testé l’impression 3D de dossiers de siège avec des informations en braille pour indiquer au passager que les toilettes se trouvent à dix rangées du siège en question. Ce niveau de personnalisation est sans précédent et seule l’impression 3D permet de l’obtenir. Ainsi, à l’avenir, nous pourrons améliorer considérablement la maintenance des trains et l’expérience des passagers ».
« L’obtention de la certification élimine un obstacle majeur qui a empêché une utilisation plus générale de l’impression 3D dans les trains britanniques »
Poignées de maintien imprimées avec ULTEM™ 9085 certifiée conforme aux normes du secteur ferroviaire en matière de feu, de fumée et de toxicité. Crédits photo : Stratasys.
DB ESG a effectué des tests complets sur une gamme de matériaux d’impression 3D de qualité industrielle, en vue de garantir la toute première conformité des pièces imprimées en 3D à la norme EN45545-2 du secteur ferroviaire britannique. Les pièces finales ont été imprimées en 3D à l’aide de l’imprimante 3D Fortus 450mc Production de Stratasys, avec la résine ULTEM™ 9085, qui a été certifiée conforme aux normes du secteur ferroviaire en matière de feu, de fumée et de toxicité.
Martin Stevens, responsable de l’ingénierie mécanique chez DB ESG, déclare : « L’obtention de la certification élimine un obstacle majeur qui a empêché une utilisation plus générale de l’impression 3D dans les trains britanniques. Dans le cadre de ce projet, nous avons étudié la conception, la production et la finition des pièces FDM, vérifié leur conformité aux normes ferroviaires et leur bon fonctionnement dans les environnements d’exploitation. Nous avons également optimisé la conception des composants pour la fabrication FDM ».
Compte tenu du succès de l’essai, le groupe a maintenant établi un processus reproductible qui produit des pièces conformes aux normes du secteur ferroviaire et adapté aux wagons de voyageurs. Grâce aux réactions positives des exploitants de trains, le consortium à trois est maintenant prêt à lancer son prochain essai avec la Great Western Railway, qui prévoit d’intégrer des pièces imprimées en 3D dans une sélection de trains au cours des prochains mois.
Yann Rageul, responsable des comptes stratégiques pour l’EMEA chez Stratasys, conclut : « Après avoir prouvé avec succès la viabilité des pièces imprimées en 3D dans les trains du Royaume-Uni, l’impact sur la chaîne d’approvisionnement traditionnelle du secteur ferroviaire peut être transformateur. Les compagnies ferroviaires peuvent éliminer les problèmes liés aux stocks physiques en construisant une bibliothèque de stock numérique que l’on peut imprimer en 3D dès que le besoin s’en fait sentir et dans la quantité exacte requise. Nous assistons au début d’une nouvelle ère de véritable production à la demande, sans gaspillage
».
