Alstom

CHUFF CHUFF: Proto Labs contribuisce a far sì che la partecipazione di Alstom alla competizione per la progettazione di una locomotiva segua i binari giusti

Nome della Società:   Alstom
Prodotto:                    Supporti
Settore:                      Ferrovie / Trasporti
Servizio:                     Stampa 3D

La Railway Challenge

Istituita dalla divisione Ferrovie dell'Istituto degli Ingegneri Meccanici (IMechE)  nel 2012, la IMechE Railway Challenge  offre a studenti, apprendisti e laureati l'opportunità di mostrare le loro competenze tecniche, know-how, conoscenze e acume commerciale. Ai partecipanti viene chiesto di progettare e realizzare una locomotiva in miniatura (adatta a binari con scartamento 10.25 pollici) che deve rispettare diversi requisiti a livello di funzionamento e di presentazione.  

Alstom ha partecipato alla Railway Challenge nel 2017,   lanciando la sua locomotiva sul circuito della Stapleford Miniature Railway nel Leicestershire a fine giugno di quest'anno.  Contrariamente alla descrizione di ‘miniatura’, i requisiti per partecipare alla Challenge sono tutt'altro che piccoli!  Rendendosi conto della complessità del compito, il team di laureati di Alstom ha iniziato a lavorare sul suo progetto sin dal 2015. Nell'arco di quasi due anni, i laureati e gli apprendisti ingegneri hanno lavorato diligentemente al design della locomotiva oltre a svolgere le proprie mansioni quotidiane e a partecipare agli stage formativi.  Per completare il design della locomotiva, il team si è avvalso dell'assistenza di Proto Labs, fornitore approvato di Alstom.    

Sfide e soluzioni

Una delle sfide legate alla realizzazione di un componente unico consiste nel ridurre il più possibile i costi e nel produrlo rispettando i vincoli di budget. 

Per il design della sua locomotiva, il team doveva identificare un metodo per produrre due supporti rientranti la cui funzione era quella di sostenere il pulsante di arresto d'emergenza del mezzo.  Il design del treno richiedeva che i supporti si adattassero all'interno di un foro da 66 mm nel pannello del corpo,  consentendo di fissarlo in posizione con l'ausilio di bulloni.

Cillian Lynch, membro del team che ha progettato l'assemblaggio, propose di stampare in 3D i pezzi. “La stampa 3D sembrava la soluzione logica perché non potevamo giustificare i costi di utensileria dello stampaggio a iniezione o della formatura a freddo per un ordine così esiguo. Questi metodi avrebbero richiesto la produzione di utensileria molto costosa.  Inoltre, il design avrebbe necessitato di uno stampo in acciaio e dello stampaggio idraulico, un processo altamente specialistico, economicamente dispendioso e giustificato soltanto per la produzione in massa. In alternativa, se la stampa 3D non esistesse, la saldatura o la lavorazione a macchina avrebbero offerto l'opzione più fattibile che, in confronto, richiederebbe molto più tempo e risorse.”

 “Nell'ambito del nostro progetto ritenevamo importante dimostrare nuovi ed efficaci metodi di produzione, dal punto di vista dei costi, che l'industria ferroviaria può utilizzare per aumentare la propria competitività. Guardando al futuro, assistiamo ad una sempre maggiore diffusione della tecnologia di stampa 3D nella produzione, riparazione e miglioramento dei treni.” 

Via libera da Proto Labs

Cillian e i suoi colleghi hanno presentato a Proto Labs la loro proposta di progetto di stampa 3D e sono rimasti entusiasti nel ricevere un risposta positiva in termini di produzione e finanziamento (Proto Labs ha sponsorizzato alcuni dei pezzi prodotti).  Il sostegno ricevuto da Proto Labs, che vanta una considerevole esperienza nella prototipazione rapida, si è rivelato estremamente prezioso in termini di guida al design per la produzione della locomotiva.

“Nell'ambito del nostro progetto ritenevamo importante dimostrare nuovi ed efficaci metodi di produzione, dal punto di vista dei costi, che l'industria ferroviaria può utilizzare per aumentare la propria competitività. Guardando al futuro, assistiamo ad una sempre maggiore diffusione della tecnologia di stampa 3D nella produzione, riparazione e miglioramento dei treni,” ha affermato Cillian.

L'esperienza

Per assicurare che i suoi modelli CAD dei pezzi fossero adatti allo scopo, il team della Railway Challenge si è avvalso del feedback automatizzato gratuito di Proto Labs. L'approccio dinamico  consiste nell'invio elettronico di file in formato CAD, seguito da una rapida risposta di preventivazione e dalle possibilità di ordinare online, ha reso l'ordine dei pezzi un processo estremamente semplice per Cillian ed i suoi colleghi.  

“Siamo stati colpiti molto favorevolmente dagli strumenti online di Proto Labs. Non è stato necessario scambiare numerose email, inviare ordini d'acquisto o eseguire procedure amministrative complesse, che generalmente causano incomprensioni e ritardi. Nella nostra situazione, abbiamo dovuto rivedere soltanto una volta il design: essenzialmente, abbiamo dovuto assottigliare il supporto per aumentare il gioco onde consentire l'assemblaggio ed il corretto funzionamento. Una volta apportata questa modifica, abbiamo potuto passare alla fase successiva e richiesto a Proto Labs di procedere; il tutto si è svolto online.”             

           

La fase di verifica finale

Alstom ha ricevuto i suoi pezzi dopo solo tre settimane dall'ordine; i pezzi in metallo prodotti da altri fornitori hanno richiesto un tempo considerevolmente maggiore. Dopo un'ispezione iniziale a conferma delle corrette dimensioni, utilizzando un calibro a verniero, non si è resa necessaria alcuna prova meccanica in quanto il pezzo non era strutturale, per cui i supporti erano ‘giusti sin dall'inizio’. 

 Risultati

Quando messo alla prova durante la competizione, il team Alstom si è dimostrato orgoglioso di essere arrivato primo nella categoria "Business Case", quarto per il design ed ottavo nella classifica generale.  Facendo il suo debutto in un evento che ha visto la partecipazione di 12 team, questo è stato un ottimo risultato, soprattutto  se si tiene conto del fatto che altri team avevano perfezionato il proprio progetto, anno dopo anno, sin dal 2012.   

 

E dopo?

Spronati dal risultato positivo della competizione, Cillian e gli altri membri del suo team intendono parteciparvi nuovamente nel 2018. Poiché le regole della Challenge cambiano ogni anno, le locomotive che hanno partecipato alla scorsa edizione dovranno essere sviluppate ulteriormente per rispondere ai requisiti della IMechE Challenge, che vengono sempre aggiornati.  Cillian ha proseuito: “Per la sfida del prossimo anno, è probabile che faremo un uso maggiore di pezzi stampati 3D.”

“La stampa 3D offre indubbiamente ai progettisti una enorme libertà d'azione rispetto ai vincoli della produzione tradizionale, e rende possibile ciò che un tempo sarebbe stato impossibile realizzare.  Abbiamo appreso molto dall'esperienza di collaborazione con Proto Labs; sono stati tutti estremamente disponibili e siamo molto grati per il sostegno che abbiamo ricevuto nel realizzare il nostro progetto.”, ha concluso Cillian.