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事例紹介

鉄道向け積層造形:シーメンス・モビリティが最終用途部品を3Dプリントする方法

シーメンス・モビリティは、Stratasys F900®およびFortus FDC™を活用し、設備稼働率の向上、部品品質の向上、そして大型鉄道車両用部品の納期短縮を図っています。


列車が展示されているシーメンス・モビリティの鉄道センター

輸送用途向けの3Dプリント最終用途部品

積層造形(AM)の応用により、輸送機器メーカーは、最終用途部品におけるカスタマイズや先端材料に対する新たな市場のニーズに対応することが可能になります。

積層造形技術により、鉄道メーカーは、より高い生産の柔軟性を確保しながら、最終用途部品や交換用部品を製造できるようになっています。 シーメンス・モビリティは、ストラタシス社の産業用3Dプリンティング技術を活用し、大型部品を含む鉄道車両用部品の製造を行っています。ストラタシス F900® と Fortus FDC™ を組み合わせることで、シーメンス・モビリティは設備稼働率、生産の信頼性、部品の品質を向上させるとともに、スペアパーツの迅速な納入を実現しました。

シーメンス・モビリティが鉄道部品に積層造形技術をどのように活用しているか

ミュンヘンに本社を置くシーメンスAGの子会社であるシーメンス・モビリティは、鉄道輸送を専門としており、車両、電化、モビリティ管理、顧客サービスといった分野を網羅しています。同社の製品ラインナップには、地下鉄、路面電車、ライトレール、通勤列車、都市間列車、高速列車に加え、機関車や自動搬送システム(APM)が含まれます。

2014年に積層造形(アディティブ・マニュファクチャリング)の可能性を認識して以来、同社は3Dプリンティングを全製品群に導入してきました。「Easy Sparovation Part®」というサービスを通じて、シーメンス・モビリティは、機能性を高め、部品点数を削減した最適化されたスペアパーツを提供しています。

鉄道事業者との連携や実証済みの設計原則を適用することで、同チームは、少量生産の交換部品から数千個規模の量産に至るまで、複雑な形状の部品を迅速に製造しています。

大判鉄道模型の3Dプリントが抱える課題

シーメンス・モビリティが鉄道部品への積層造形技術の活用を拡大するにつれ、チームはStratasys F900®を用いた長尺・大型部品の造形において、信頼性と効率性を高める必要に迫られました。

その課題において、材料の状態は重要な要素でした。長時間続くプリント作業において、フィラメントを適切な状態に維持することは、安定した生産を支え、湿気によるプリントトラブルのリスクを低減するのに役立ちます。

シーメンス・モビリティには、オペレーターによる介入を減らし、部品品質の一貫性を維持しつつ、より長時間の信頼性の高い生産を可能にするソリューションが求められていました。

Siemens engineer using a Stratsys F900 FDM 3D Printer
© Siemens Mobility GmbH

鉄道用3DプリントにULTEM™ 9085樹脂が選ばれる理由とは?

鉄道用途において、材料の性能は極めて重要です。シーメンス・モビリティは、厳しい火災・発煙・毒性に関する要件が課される3Dプリント部品の製造に、ULTEM™ 9085樹脂を採用しています。

また、一貫したプリント品質を維持するためには、材料を適切な状態に保つことも重要です。フィラメントが水分を吸収するとプリント不良の原因となり、長時間の大型プリントにおいて課題が生じることがあります。

この課題に対処するため、シーメンス・モビリティはStratasys F900® 3DプリンターとFortus FDC™フィラメント乾燥キャビネットを組み合わせています。フィラメントがプリンターに供給される前に適切な状態を継続的に維持することで、このシステムは湿気に関連するプリントトラブルを低減し、より信頼性の高い生産を支えます。

この組み合わせにより、シーメンス・モビリティは、要求の厳しい鉄道用途向けにULTEM™ 9085樹脂を活用できると同時に、より長い生産ロットの対応、部品品質の安定化、およびオペレーターによる介入の削減を実現しています。

Fortus FDC™ による F900® 3D プリント

シーメンス・モビリティは、効率と一貫性を向上させるため、Fortus FDC™(フィラメント乾燥・供給キャビネット)を自社のF900®生産ラインに組み込みました。FDCは、標準のオンボードキャニスターよりもはるかに多くのフィラメントを収納できるため、稼働時間を延長し、長時間の大型プリントにおける中断を削減します。

Fortus FDCは、制御された熱と乾燥空気の循環を利用して、フィラメントがプリンターに供給される前にその含水率を低減します。この連続的な乾燥処理により、別途の予備乾燥工程やオペレーターによる追加作業を必要とすることなく、湿気による欠陥を排除します。

3D printed railway headlight housing using a FDM F900 3D Printer.
© Siemens Mobility GmbH, Client: Rhein-Neckar-Verkehr GmbH.

シーメンス・モビリティの積層造形ワークフローのメリット

Fortus FDC™をEasy Sparovation Part®の生産ワークフローに統合したことで、シーメンス・モビリティの顧客にとって重要な主要指標のすべてにおいて改善が実現しました:

  • スペアパーツの納期
    短縮 鉄道車両の近代化および保守要件に対応します。
  • 機械稼働率
    の向上 中断のない長時間の造形により、稼働率と部品あたりのコストパフォーマンスが向上します。
  • 部品品質
    の向上 フィラメントの連続乾燥により、湿気による印刷不良を防止します。
  • オペレーターによる介入
    の削減:FDCにより、中断の少ないF900の長時間連続生産が可能になります。

 

 

FDCは、機械の稼働率向上と部品品質の向上において、極めて重要な成功要因です。これにより、純正部品を上回る性能を備えた積層造形による交換部品を、より迅速に、かつ競争力のある価格で提供することが可能になっています。これらは、世界中のプリンターネットワークを通じて、標準化された品質水準で現地生産されています。

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