Impressão 3D Revoluciona a Indústria Ferroviária: Casos de Estudo e Benefícios

No último ano, grandes operadores ferroviários como Deutsche Bahn, Bombardier e Angel Trains expandiram significativamente as suas capacidades de impressão 3D.

Segundo um estudo recente da EY, 16% das empresas de logística e transporte usam agora manufatura aditiva para produzir peças de reposição.

O que está a impulsionar esta adoção rápida?

Neste Destaque de Aplicação, examinamos as forças que impulsionam o setor ferroviário para a manufatura aditiva e apresentamos os casos de uso mais convincentes.

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Por que as empresas ferroviárias estão a adotar a impressão 3D industrial?

Construir um comboio exige componentes que suportem décadas de operação. Quando uma peça falha — especialmente uma produzida há 20-30 anos — encontrar uma substituição pode ser assustador.

Muitos operadores ferroviários confrontam linhas de produção descontinuadas ou fornecedores extintos. Produzir a peça de novo com métodos convencionais de alto volume é muitas vezes antieconómico, particularmente quando a quantidade requerida é pequena.

Além disso, cada dia que um comboio está parado incorre em custos substanciais. As empresas ferroviárias procuram portanto soluções rápidas e económicas para peças obsoletas.

A impressão 3D — uma tecnologia de fabrico digital que elimina a necessidade de moldes — encaixa perfeitamente nesta necessidade. A produção sem ferramentas pode reduzir prazos de entrega em até 95% e, combinada com engenharia inversa, permite recriação rápida de designs perdidos.

Adotantes iniciais como a Deutsche Bahn identificaram uma lista crescente de peças adequadas para manufatura aditiva, variando de componentes de máquinas de café a postes de sinalização em Braille para passageiros com deficiência visual. O potencial de imprimir auxiliares de fabrico — gabaritos, fixações e até ferramentas leves e ergonomicamente desenhadas — adiciona incentivo adicional.

Tecnologias de impressão 3D usadas para peças ferroviárias

Os polímeros dominam o inventário ferroviário impresso em 3D, com Fabricação por Filamento Fundido (FFF) e Sinterização Seletiva a Laser (SLS) as mais comuns. Estes processos usam termoplásticos de alto desempenho como nylon e ULTEM, que devem cumprir rigorosos padrões de segurança contra incêndio (ex: Norma Ferroviária EN 45545-2).

A Stratasys oferece um nylon retardante de chama que cumpre a EN 45545-2, enquanto a Markforged lançou recentemente um compósito à base de nylon retardante de chama visando aplicações ferroviárias, aeroespaciais, automóveis e de defesa.

A impressão 3D de metal também está a ganhar tração. Fusão Seletiva a Laser (SLM) e Jetting de Ligante Metálico permitem produção de peças em alumínio, aço e titânio.

Aplicações de impressão 3D na indústria ferroviária

Deutsche Bahn imprime peça de substituição em metal

A Deutsche Bahn explorou mais de 100 casos de uso para manufatura aditiva, focando-se em peças cuja indisponibilidade pode causar até um mês de paragem.

Um exemplo notável é uma tampa de rolamento de roda para a locomotiva Classe 294, introduzida nos anos 1960. A fundição tradicional exigiria grandes tamanhos de lote e meses de prazo de entrega.

Usando Fabricação Aditiva por Arco de Fio (WAAM), um bureau de serviços produziu a peça de 13 kg em apenas sete horas, reduzindo dramaticamente tanto o tempo de entrega quanto o custo.

Siemens Mobility: Ferramentas impressas em 3D

No seu Centro de Serviços RRX, a Siemens Mobility usa impressão 3D para criar ferramentas de manutenção complexas e peças de reposição.

Uma ferramenta chave — um conector para manutenção de bogy de comboio — foi fabricada com Stratasys FDM e ULTEM 9085. O resultado foi um componente robusto e de forma personalizada que substitui uma solução externa dispendiosa.

A empresa reporta menor dependência de fornecedores externos e custos por unidade mais baixos.

Exploração da impressão 3D pela Angel Trains

A Angel Trains faz parceria com a Stratasys para imprimir em 3D componentes interiores — apoios de braço, pegas e mesas de encosto de assento — sob procura.

A produção de um único apoio de braço demora agora uma semana, uma redução de 94% face aos métodos convencionais.

Usando ULTEM 9085, que cumpre a Norma Ferroviária EN 45545-2, a empresa também fabrica pegas de substituição. O que custaria 15.000 libras e demoraria dois meses e meio agora completa-se em três semanas a uma fração do preço.

Olhando para o futuro, a Angel Trains está a prototipar mesas de encosto de assento em Braille para guiar passageiros aos sanitários, ilustrando como a impressão 3D pode melhorar a experiência do passageiro.

Conquistas da CAF na impressão 3D

Desde setembro de 2016, o fabricante espanhol CAF produziu cerca de 2.400 peças impressas em 3D para o seu material circulante — variando de porta-copos a suportes de porta.

A CAF também aproveita a impressão 3D de grande escala para fabricar componentes externos até vários metros, como uma peça frontal para o elétrico Urbos, produzida com uma impressora FFF Super Discovery da CNC Bárcenas.

"A capacidade de criar peças com geometrias complexas sem moldes reduz drasticamente o time-to-market," diz o líder de engenharia da CAF.

Outros exemplos

Outros gigantes ferroviários estão a seguir o exemplo. A Bombardier está a instalar uma impressora Stratasys para acelerar a produção de componentes interiores e exteriores, enquanto a Wabtec investiu no sistema H2 de binder-jet da GE Additive, visando até 250 componentes para AM.

Impressão 3D na indústria ferroviária: Um impacto transformador

As vantagens da manufatura aditiva são claras: resposta rápida para peças obsoletas, custos mais baixos e a capacidade de desenhar componentes complexos e leves.

Embora muitas empresas estejam ainda em estágios iniciais, o retorno a longo prazo promete remodelar cadeias de abastecimento e operações de manutenção ferroviárias, entregando benefícios tangíveis para operadores e passageiros.