德国联邦铁路公司正在逐步扩大3D打印应用。从2015年开始使用3D打印技术起，德国联邦铁路公司内部生产了10万余个部件，节省了数百万欧元。3D打印有效帮助他们满足工厂的日常需求，提前为不同的应用进行设计，直接在现场生产，然后在工厂实施，与传统工具相比，提供了更大的设计自由度和灵活性。

德国联邦铁路公司(DB)是世界上最大的铁路公司之一，每天运送超过1000万名乘客。维护运送数百万人所需的庞大基础设施并非易事——该公司在全德经营着50家工厂，为其客运和货运列车提供服务。

DB车辆维修子公司的新明斯特工厂位于最北端，拥有近750名员工，负责城际列车和通勤列车乘客车厢的维护、修理，有时还进行全面检修或现代化改造。该工厂也是拥有现场3D打印车间的设施之一，旨在提高运营效率。

“我们在2015年就开始使用3D打印技术，从那时起，我们已经在德国联邦铁路公司内部生产了10万余个部件，节省了数百万欧元。”

——德国联邦铁路集团3D打印项目营销专家Susanne Tost

接下来，让我们了解一下德国联邦铁路公司制造工程师兼增材制造专家Carsten Wolfgramm和德国联邦铁路集团3D打印项目营销专员Susanne Tost是如何使用Formlabs 3D打印解决方案生产制造辅助工具，以简化工作流程、降低成本，并帮助列车快速恢复运行的。

01现场按需生产制造辅助工具

城际快车(ICE)是德国联邦铁路公司的旗舰客运服务，主要面向商务旅客和长途通勤者，时速高达320公里。

第一代ICE 1客运列车已投入运行长达30余年，现在正在进行全面翻新：几乎全部拆除、从头开始重建、配备现代化设施，并重新喷漆。

这一大型现代化项目需要多个工厂和部门以及油漆工、锁匠、电工等各行各业的人员密切合作。新明斯特工厂则是此跨国运营的中心之一。

新明斯特DB车辆维护厂是参与ICE 1客运列车大型现代化项目的工厂之一。

Wolfgramm表示：“制造辅助工具必不可少，因为使用现有的传统工具无法完成所有工作。”

在翻新每个部件以及拆卸或重组客运列车的过程中，有许多步骤都可以更轻松地完成，以节省时间或确保质量和一致性。在对数十辆客运列车进行现代化改造时，这些工具的优势就会迅速凸显。

“通过与本厂以及其他工厂的人员密切合作，我们正在开发大量实用工具，旨在帮助工人粘贴图形、画线或标记钻孔位置，消除大量测量时间。如今，3D打印技术可以制作出色的模板，让工作变得更轻松。”Wolfgramm表示。

传统上，这些制造辅助工具均在木工车间由木材通过锯切、打磨和铣削制作而成，或者在需要金属部件时使用车床或铣床等传统金属加工机器。然而，这些解决方案更加耗时、费力且昂贵。

“增材制造提供了无可匹敌的能力，可以快速处理初始形状，然后对其进行改进。因为我们拥有CAD软件中的数字设计功能，所以如果出现不合适或需要更改的情况，我们可以快速调整。对于设计的更新、放大或缩小，3D打印（尤其是粉末打印）可谓是意义非凡。”

——德国联邦铁路公司制造工程师兼增材制造专家Carsten Wolfgramm

新明斯特的3D打印车间拥有十台不同的3D打印机，其中包括两台Fuse系列SLS打印机。

位于新明斯特的3D打印车间拥有十台搭载多种技术的不同3D打印机。其中两台是Fuse系列SLS打印机，一台使用多功能且强度高的Nylon 12 Powder，另一台使用柔性材料TPU 90A Powder。车间里还有两台树脂打印机，一台是大幅面Form 3L打印机，另一台是Form 3打印机。

Wolfgramm及其团队可以根据部件要求，选择更适合的打印工艺和材料。

“我们之所以使用Formlabs设备，是因为其性价比对我们来说是无可匹敌的。它们非常可靠、即插即用，尤其是SLS打印机。其部件不断迭代，可以简化工作。而且这些打印机可以全年不间断运行。”

——德国联邦铁路公司制造工程师兼增材制造专家Carsten Wolfgramm

将3D打印车间设在新明斯特，可以使团队保持灵活性，并根据需求快速响应。Wolfgramm说：“不同于发送订单，我们不再依赖于供应链和漫长的周转时间。”

“借助3D打印技术，我们能够非常迅速地满足工厂的日常需求。我们可以提前为不同的应用进行设计，直接在现场生产，然后在工厂实施。没有其他任何生产厂家能为我们提供这种服务”，Tost补充道。

02新明斯特的增材制造应用

喷漆用遮蔽工具

在修复ICE1客运列车时，所有塑料部件都要拆除、打磨、填充并重新喷漆。其中一个部件是安装在每节车厢门把手后的大型凹槽塑料面板。每块面板都需要采用新型双色油漆设计，这样深色部分可以更持久地防止留存污垢和使用痕迹。

喷涂弧形和更复杂的油漆方案通常需要使用折叠尺和卡尺费力进行测量，以便油漆工正确标记位置和遮蔽表面，从而实现一致的效果。

3D打印遮蔽工具可以大幅减少测量花费的时间。

“利用3D打印技术，我们可以轻松开发模板。只需制作一次，然后就可以在其他工厂和地点以各种方式加以利用。例如，我们可以将30分钟的喷漆工作缩短到2分钟。”

——德国联邦铁路集团3D打印项目营销专家Susanne Tost

与传统工具相比，3D打印提供了更大的设计自由度，可以制造出适合特定工作的复杂工具。Wolfgramm补充说：“增材制造技术，尤其是SLS工艺，可以实现复杂的几何形状，如半径和小凸起。”

行李架的划痕保护

长途客运列车在拆卸时，行李架会被拆除。修复完成后，一旦粉刷车厢壁并重新加固，就需要将行李架放回原位。而这些行李架又大又重，而且与车厢壁之间的缝隙非常小，因此需要一种柔性材料作为防刮伤和防撞击的保护层。如果工人不小心划伤了车厢壁，就会需要返工，这不仅成本高昂也十分费时。DB的团队设计了定制保护罩，并在Fuse 1+30W中使用柔性材料

SLS 3D打印实现了可以安装在行李架和车厢壁之间的超薄设计。

“在我们开发出这种划痕保护装置并使用3D打印出来之前，我们的同事总是使用气泡膜或类似工具进行传统遮蔽工作，以试图避免划痕，但这并非每次都能成功。由于采用了新的TPU部件，我们终于第一次成功地完全消除了划痕。”

——德国联邦铁路公司制造工程师兼增材制造专家Carsten Wolfgramm

电缆导向器盖帽原型

由于ICE 1客运列车生产已有30多年之久，有些部件已经不复存在。在修复过程中，团队发现许多安装在座椅下方的、用于保护和引导插座电缆的盖帽在清洁时破损或完全丢失。由于这些都是定制部件，他们无法轻易找到替代品。

DB的团队对设计进行了逆向工程，并使用SLS 3D打印原型来测试配合度，并获得真实尺寸。

“DB公司对这些部件进行了重建，并要求我们使用SLS 3D打印技术和Nylon 12 Powder打印原型，以测试是否匹配并了解实际尺寸。我认为第二个版本已经非常匹配，可以轻松滑入就位。SLS打印技术提供的可能性是超卓的。配合度、速度和材料强度都很高，因此我们可以进行实际尝试。”Wolfgramm说道。

手持扫描仪支架

制造辅助工具还可用于简化各工厂工人的日常工作。DB Fernverkehr公司从事材料管理的员工使用手持扫描仪识别和管理材料。通常情况下，他们必须手持扫描仪，如果要拿东西或使用双手，就必须放下设备。

该团队制造了三种不同的支架，可以固定在包、腰带或工具箱上。

“他们问道：‘你们就不能为这个手持扫描仪设计一个支架，让我们可以随身携带、随时使用吗？’最终，我们设计了三种不同的支架，可以固定在包、腰带或工具箱上。SLS 3D打印很简单，因为它可以打印出真实尺寸，而且我不需要移除任何大型支撑结构，所以除了除粉和喷砂之外，我不需要做很多后处理操作。”Wolfgramm说道。

03面向未来的车辆维护数字化

“增材制造将长期存在。它使传统机器无法实现的复杂几何形状成为可能，并可以轻松制造和复制工具，而不会产生高昂的额外成本。工具或部件在数字化后，就可以在世界任何地方打印出来。我们的目标是到2030年在车辆维护中实现10%的备件数字化，这将支持我们快速按需再制造部件，确保我们能够继续快速交付部件，同时也确保生产过程以及材料和资源处理过程绿色环保，从而解决许多其他挑战。”

——德国联邦铁路公司制造工程师兼增材制造专家Carsten Wolfgramm

列车的安全法规与飞机一样严格，有时甚至更加严格。如今，只有现场的工业级FDM打印机才能满足这些严格的规定。德国联邦铁路公司正在与Formlabs公司和其他合作伙伴联手，开发工作流程、工艺和材料，以便在未来通过认证以满足这些要求。