3D列印“登陸”軌道交通

是時候“上車”了！

隨著228假期的結束，人們陸續開始返程工作所在城市。這其中，軌道交通可以說是搭載乘客人數最多的一種交通工具。

而在軌道交通行業，設備使用年限長是普遍現象，一般為30-40年，甚至更長時間。

要確保在幾十年的使用中，列車能夠正常運行並進行良好的維護就需要用到維修備件。每年，都有大量的人員從事著列車、軌道的養護工作，備件的庫存和採購也一向是個巨大的挑戰。

當所需的零部件停產、或是備件不足時，設備運營方就不得不重新製造零部件。

而如今，隨著增材製造不斷拓寬應用於更廣泛的領域，3D列印已成為軌道交通供應商的工業級工具。預計未來十年內，增材製造將成為引領軌道交通供應商運營必不可少的一部分，這項技術應當被更好地運用於提供備件保障、為維修運營製造工具和強化安全性及乘客體驗。

當然，這並不是說3D印表機能夠代替所有零部件庫存，像是車頭或乘客車廂的很多零部件尚不能簡單地使用3D列印。但在過去幾十年間，3D列印技術已得到長足發展。

我們幾乎可以用3D列印一切，從金屬到滿足防火、防煙、防毒要求的聚合物，再到陶瓷和超材料。包含設備、服務供應商和設計工具在內的不斷發展的生態系統使得更多應用可以在技術上和經濟上實現3D列印。

01增材製造的最大亮點：

小批量、高效能、提供長週期零部件

通常來說，我們認為增材製造最大的亮點在於小批量、高效能和提供長週期零部件。3D列印能縮短生產週期，可避免傳統製造生產週期中的高投入，包括供應鏈、建模和安裝。

在成本方面：3D列印常常能夠省去傳統製造中的建模和安裝費用。固定成本的降低意味著可以更加經濟地實現小批量生產，下圖顯示了它得以實現的原因。

此外，還有一個時間上的優勢：因為增材製造不需要安裝或建模，相較傳統製造耗費數周或數月，3D列印零部件僅需幾天時間便可完成生產週期。

02如何將其運用於軌道行業？

很顯然在軌道維修中使用3D列印存在一些機會點。基於Blueprint（一家專注3D列印的戰略諮詢公司）對增材製造定義的四類實用案例，這一技術可在以下幾方面為軌道行業帶去最大化價值： 

橋件：對軌道行業而言，“養”一節未在使用的車廂成本非常高。在最近的一次調研中，Blueprint發現，養護一列單向通勤列車組的直接成本大概在2萬美元一天。當財政罰款不斷提升，是否有能力自主快速生產出備用零部件就顯得至關重要。在一個實際案例中，我們發現3D列印的一個單一零部件為我們的客戶節省了超過150萬美元，因為它在備件送到之前足足“頂”了16周。

小批量備件：眾所周知，在鐵道行業各項成本都很高。因為要使軌道列車能夠確保服務30年以上，備件的庫存就需要統一管理、維護，這些都很“燒錢”。這不僅限於30年的置存費用，像是維持庫存的費用、縮水和損耗，還有些不可避免的零部件缺貨。當庫存中的備件無法再使用，就不得不重新製造，不管是加工車間生產的一次性零部件還是為限量生產的重新建模，這些都相當昂貴且耗費大量的生產週期。而如果有了3D列印套件，你就可以自行製造大部分零部件，相比傳統採購的零部件生產週期更短、成本更低。

品質/流程優化：世界頂尖的製造商常使用多項工具來避免運營中的錯誤，以保持較高的直通率（測量生產品質的一個常見標準）和最低的返修率。這些工具包括鑽孔定位、校驗設備，以及為精確安裝而重新設計零部件等。儘管這種趨勢尚未在軌道行業內形成主流，但也不是說就沒有機會。使用一定的工具能使損失降到最低，操作指引和修正設備，像是貼花紙或定制鎖扣，能夠確保鎖定/掛簽程式更加安全穩定。

乘客體驗：無論是共用出行、摩托車、分時租賃汽車或是共用單車，現在我們日常通勤的方式比以往多了很多選擇。要使騎行者願意選擇公共交通而不是其他方式，通過車輛、網站和設備的良好維護為顧客提供相應的體驗還有很長的路要走。傳統供應商通常無法為設備維護提供必要的支援，使得設備運營方無奈在維修和捨棄不必要的表面零部件中做出選擇。而在很多案例中，3D列印為車輛維護所需的修理備件提供了靈活的選擇。

03未來又會怎樣？ 

試想一下，未來你的列車組擁有一套數位化的備件庫存。

這些備件可由任何加工車間進行生產，生產週期可能只需幾小時或幾天而不是幾周或幾個月。

同時，庫存量也被降到最低，但卻始終能夠保持隨時夠用。

04如何開始？

確保備件隨時可用、更低的成本、更高的品質、更穩定的安全性。

這些聽起來都十分誘人，但培養增材製造能力卻並非一蹴而就。不妨從以下這些方面著手：

瞭解技術

在開始列印或計畫購買印表機之前，你應該瞭解增材製造有哪些能力，這項技術能做什麼，又有什麼材料可以使用。和增材製造行業的資深人士聊一聊，讓他/她為你帶來對工具、技術和進展的全面認識。

集思廣益

下一步，組建一個增材製造的特別小組，包括來自供應鏈、工程、維修、專案管理和營運的各方參與者。以工作坊的形式想一想哪些地方可以使用增材製造技術，接著與專家合作將這些想法變為現實。

發展工程能力

最後，要發展增材製造的工程能力。如果你本身就有工程和設計能力，那就必須要提升增材製造的設計能力。通常來說服務商或是諮詢公司可以説明你提供這項服務。或者找一個懂得增材製造設計的合作夥伴來處理你們公司的設計業務。

當然，這些都只探索了增材製造應用於零部件的“冰山一角”。要知道，這將會是一場馬拉松，而不是一次短跑。最重要的事就是行動起來，越早開始探索增材製造技術，就會越早感受到3D列印給軌道交通帶來的積極影響。是時候“上車”了！

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