Alstom

Protolabs hilft ALSTOMS LOCO-Wettbewerb auf die Spur!

Firmenname:    Alstom
Produkt:           Halterungen
Branche:          Eisenbahn/ Transport
Service:            3D-Druck

Die Railway Challenge
Die von der Eisenbahnabteilung der britischen Ingenieurgesellschaft Institution of Mechanical Engineers (IMechE) 2012 ins Leben gerufene IMechE Railway Challenge bietet Studierenden, Auszubildenden und Absolventen die Gelegenheit, ihre Fähigkeiten, ihre Fachkenntnisse und ihr Wissen auf dem Gebiet der Ingenieurstechnik sowie ihren Geschäftssinn unter Beweis zu stellen. Dabei sind die Teilnehmer aufgefordert, eine Miniatur-Lokomotive (26 cm Spurweite) zu entwerfen und herzustellen, wobei die Beiträge sich einer Reihe von Herausforderungen in Bezug auf Gleise und Präsentation stellen müssen.

Alstom nahm Anfang 2017 an der Railway Challenge teil und präsentierte seinen Beitrag Ende Juni 2017 in der Gartenbahnanlage Stapleford Miniature Railway in Leicestershire. Entgegen dem Zusatz „Miniatur“ sind die Anforderungen der Challenge alles andere als klein! In Anbetracht der Komplexität der Aufgabe machte sich das Team aus Ingenieurabsolventen von Alstom bereits 2015 an die Arbeit. Über einen Zeitraum von fast zwei Jahren arbeiteten sie neben ihren täglichen Aufgaben und Praktika fleißig am Entwurf für die Lokomotive. Für die Fertigstellung ihres Lokomotiven Entwurfs sicherte sich das Team die Unterstützung von Protolabs – einem zugelassenen Lieferanten für Alstom.

Herausforderungen und Lösungen
Eine der Herausforderungen an die Fertigung eines Einzelteils besteht darin, die Kosten möglichst niedrig und auf jeden Fall im Rahmen des vorgegebenen Budgets zu halten.

Für sein Lokomotiven Design musste das Team ein geeignetes Verfahren zur Herstellung von zwei versenkten Halterungen für die Not-Halt-Taste der Lokomotive finden. Der Zug musste so konstruiert sein, dass die Halterungen in ein 66 mm großes Loch im Lokomotivkasten eingebracht und festgeschraubt werden konnten.

Das Teammitglied Cillian Lynch, der die Baugruppe entworfen hatte, schlug vor, die Teile mittels 3D-Druck herzustellen. „Das 3D-Druckverfahren lag auf der Hand, da wir die Kosten für Spritzguss oder Kaltumformung bei einer derart kleinen Bestellmenge nicht rechtfertigen konnten. Bei diesen Fertigungsmethoden hätten teure Werkzeuge angefertigt werden müssen. Darüber hinaus hätte das Design ein hydraulisches oder Warmpressverfahren mit Werkzeugstahl erfordert – ein hoch anspruchsvolles Verfahren, das teuer und nur für die Massenproduktion attraktiv ist. Als Alternative zum 3D-Druck wären Schweiß- oder Bearbeitungstechniken die praktikabelste Option gewesen. Im Vergleich wären diese Verfahren jedoch weitaus zeit- und ressourcenaufwändiger.“

„Im Rahmen unseres Projekts hielten wir es für wichtig, neue, kostengünstige Fertigungsmethoden vorzustellen, die die Bahnindustrie zum Ausbau ihrer Wettbewerbsfähigkeit nutzen kann. Wir denken, dass die 3D-Druck-Technologie beim Bau, der Reparatur und der Nachrüstung von Zügen in Zukunft ein immer stärkeres Gewicht einnehmen wird“

Grünes Licht von Protolabs
Lynch und seine Kollegen präsentierten Protolabs ihren 3D-Druck-Projektvorschlag und freuten sich über eine positive Antwort zur Fertigung und Finanzierung (Protolabs sponserte einige der produzierten Teile). Die umfangreiche Erfahrung von Protolabs im Bereich Rapid Prototyping erwies sich als eine wertvolle Unterstützung beim Fertigungsdesign für die Wettbewerbslokomotive.

„Im Rahmen unseres Projekts hielten wir es für wichtig, neue, kostengünstige Fertigungsmethoden vorzustellen, die die Bahnindustrie zum Ausbau ihrer Wettbewerbsfähigkeit nutzen kann. Wir denken, dass die 3D-Druck-Technologie beim Bau, der Reparatur und der Nachrüstung von Zügen in Zukunft ein immer stärkeres Gewicht einnehmen wird“, so Lynch.

Die Erfahrung
Um sicherzustellen, dass die CAD-Modelle für die Teile ihren Zweck erfüllen konnten, nutzte das Team der Railway Challenge alle Vorteile des kostenlosen automatisierten Feedbacks von Protolabs. Durch den nahtlosen Ansatz mit der Möglichkeit, CAD-Dateien elektronisch einreichen zu können, gefolgt von einer raschen Antwort in Form eines Angebots sowie die Möglichkeiten der Online-Bestellung, wurde die Beauftragung der Teile für Lynch und seine Kollegen zu einem unkomplizierten Vorgang.

„Wir waren von den webbasierten Tools von Protolabs sehr beeindruckt. Alles funktionierte ohne viel E-Mail-Verkehr, Bestellaufträge oder großen Verwaltungsaufwand, wodurch das Risiko von Missverständnissen und Verzögerungen reduziert wurde. In unserer Situation mussten wir nur einmal den Entwurf überprüfen – im Wesentlichen gestalteten wir die Halterungen dünner, um die Abstände für die Montage und den Betrieb zu vergrößern. Dann war der Entwurf „startklar“ und wir gaben Protolabs grünes Licht. Das alles erfolgte online.“

 

Die Zusammenführung
Alstom erhielt seine Teile bereits drei Wochen nach Auftragserteilung, während die von anderen Lieferanten gefertigten Metallteile wesentlich länger brauchten. Nach einer Eingangsprüfung, bei der mit dem Messschieber bestätigt wurde, dass die Teile die richtigen Maße hatten, war kein Stresstest nötig, da es sich nicht um tragende Teile handelt. Schließlich wurden die Halterungen auf Anhieb für richtig befunden.

Die Ergebnisse

Als der eingereichte Beitrag während des Wettbewerbs auf die Probe gestellt wurde, freute sich Alstom über einen ersten Platz in der Kategorie Wirtschaftlichkeit, einen vierten Platz in der Kategorie Design und einen achten Platz in der Gesamtwertung. Für einen Erstteilnehmer unter 12 Teams war dies ein gutes Ergebnis – insbesondere da andere Teams ihren Entwurf seit 2012 jedes Jahr verfeinert hatten.


Wie geht es weiter?
Angespornt von dem positiven Wettbewerbsergebnis, planen Lynch und seine Teamkollegen, 2018 erneut teilzunehmen. Da die Regeln für die Challenge jedes Jahr aktualisiert werden, müssen die eingereichten Lokomotiven weiterentwickelt werden, um die Wettbewerbsvorgaben der IMechE zu erfüllen. „Für den Wettbewerb im nächsten Jahr werden wir wahrscheinlich verstärkt auf 3D-Druckteile zurückgreifen“, sinniert Lynch.

„Der 3D-Druck bietet Entwicklern eine enorme Freiheit verglichen mit den Einschränkungen der traditionellen Fertigung. Dadurch wird das einst Unmögliche möglich. Wir haben aus unserer Erfahrung mit Protolabs viel gelernt. Jeder war ausgesprochen hilfsbereit, und wir sind sehr dankbar für die Unterstützung bei der Umsetzung unseres Projekts“, so Lynch.