3D-Druck revolutioniert die Bahnindustrie: Case Studies & Vorteile

Im vergangenen Jahr haben große Bahnbetreiber wie Deutsche Bahn, Bombardier und Angel Trains ihre 3D-Druck-Fähigkeiten signifikant erweitert.

Laut einer aktuellen EY-Studie nutzen 16 % der Logistik- und Transportfirmen additive Fertigung für Ersatzteileproduktion.

Was treibt diese rasche Adoption an?

In diesem Application Spotlight untersuchen wir die Kräfte, die den Bahnsektor zur additiven Fertigung treiben, und präsentieren die überzeugendsten Use Cases.

Weitere Anwendungen unserer Serie:

• 3D-Druck für Wärmetauscher
• 3D-Druck für Lager
• 3D-Druck für Fahrradfertigung
• 3D-Druck für Digitale Zahnmedizin & Clear Aligner Fertigung
• 3D-Druck für Medizinische Implantate
• 3D-gedruckte Raketen und die Zukunft der Raumschiff-Fertigung
• 3D-Druck für Schuhfertigung
• 3D-Druck für Elektronikbauteile
• 3D-gedruckte Brillen
• 3D-Druck für Endteil-Produktion
• 3D-Druck für Halterungen
• 3D-Druck für Turbinenteile
• Wie 3D-Druck bessere hydraulische Komponenten ermöglicht
• Wie 3D-Druck Innovation in der Nuklearindustrie unterstützt

Warum setzen Bahnunternehmen auf industriellen 3D-Druck?

Ein Zugbau verlangt Komponenten, die Jahrzehnte Betrieb überstehen. Fällt ein Teil aus – besonders eines, das vor 20–30 Jahren produziert wurde – kann Ersatzbeschaffung entmutigend sein.

Viele Bahnbetreiber konfrontieren eingestellte Produktionslinien oder defunte Lieferanten. Neuproduktion mit konventionellen Hochvolumenmethoden ist oft unwirtschaftlich, besonders bei kleiner benötigter Menge.

Zudem kostet jeder Tag, den ein Zug stillsteht, substanzielle Summen. Bahnunternehmen suchen daher schnelle, kosteneffektive Lösungen für obsolete Teile.

3D-Druck – eine digitale Fertigungstechnologie, die Formen überflüssig macht – passt perfekt. Werkzeuglose Produktion kann Lieferzeiten um bis zu 95 % senken und, kombiniert mit Reverse Engineering, schnelle Rekreation verlorener Designs erlauben.

Early Adopters wie Deutsche Bahn identifizierten eine wachsende Liste Teile, geeignet für additive Fertigung – von Kaffeemaschinenkomponenten bis Blindenschriftwegweiser für sehbehinderte Passagiere. Das Potenzial, Fertigungshilfen – Vorrichtungen, Fixierungen, sogar leichte, ergonomisch designte Werkzeuge – zu 3D-drucken, fügt weiteren Anreiz hinzu.

3D-Druck-Technologien für Bahnteile

Polymere dominieren den 3D-gedruckten Bestand der Bahnbranche, mit Fused Filament Fabrication (FFF) und Selective Laser Sintering (SLS) als häufigste Prozesse. Diese nutzen Hochleistungsthermoplaste wie Nylon und ULTEM, die strenge Brandschutznormen erfüllen müssen (z. B. Rail Standard EN 45545-2).

Stratasys bietet flammhemmendes Nylon konform zu EN 45545-2, während Markforged kürzlich flammhemmendes Nylon-basiertes Composite für Bahn, Luftfahrt, Auto und Defence lancierte.

Metall-3D-Druck gewinnt auch Traktion. Selective Laser Melting (SLM) und Metal Binder Jetting ermöglichen Produktion von Aluminium-, Stahl- und Titanteilen.

3D-Druck-Applikationen in der Bahnindustrie

Deutsche Bahn 3D-druckt Metallersatzteil

Deutsche Bahn erkundete über 100 Use Cases für additive Fertigung, fokussiert auf Teile, deren Unverfügbarkeit bis zu einem Monat Downtime verursachen kann.

Ein notables Beispiel: Ein Radsatz-Lagerdeckel für die Baureihe 294 Lok, eingeführt in den 1960ern. Traditioneller Guss würde große Batchgrößen und Monate Lieferzeit erfordern.

Mit Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) produzierte ein Service Bureau das 13 kg Teil in nur sieben Stunden – dramatisch reduzierend sowohl Lieferzeit als auch Kosten.

Siemens Mobility: 3D-gedrucktes Tooling

In seinem RRX Rail Service Centre nutzt Siemens Mobility 3D-Druck für komplexe Wartungswerkzeuge und Ersatzteile.

Ein Schlüsselt Werkzeug – ein Konnektor für Drehgestellwartung – wurde mit Stratasys FDM und ULTEM 9085 gefertigt. Resultat: robuste, custom-geformte Komponente, die eine kostspielige Outsource-Lösung ersetzt.

Das Unternehmen berichtet reduzierte Abhängigkeit von externen Lieferern und niedrigere Stückkosten.

Angel Trains’ Erkundung von 3D-Druck

Angel Trains partnerschaftet mit Stratasys, um Innenkomponenten – Armlehnen, Haltegriffe, Sitzrückentische – on-demand zu 3D-drucken.

Produktion einer einzelnen Armlehne dauert nun eine Woche, 94 % Reduktion gegenüber konventionellen Methoden.

Mit ULTEM 9085, konform zu Rail Standard EN 45545-2, fertigt das Unternehmen auch Ersatz-Haltegriffe. Was 15.000 £ kostete und zweieinhalb Monate dauerte, vollendet sich nun in drei Wochen zum Bruchteil des Preises.

Ausblickend prototyped Angel Trains Blindenschrift-Sitzrückentische zur Toilettenführung für Passagiere – illustrierend wie 3D-Druck Passenger Experience verbessern kann.

CAFs Erfolge im 3D-Druck

Seit September 2016 produzierte spanischer Hersteller CAF ca. 2.400 3D-gedruckte Teile für seinen Rollmaterial – von Becherhaltern bis Türstützen.

CAF nutzt auch Large-Scale 3D-Druck für externe Komponenten bis zu mehreren Metern, wie ein Frontend-Teil für die Urbos Tram, gefertigt mit Super Discovery FFF Drucker von CNC Bárcenas.

„Die Fähigkeit, Teile mit komplexen Geometrien ohne Formen zu erstellen, verkürzt Time-to-Market drastisch“, sagt CAFs Engineering Lead.

Weitere Beispiele

Andere Bahnriesen folgen. Bombardier installiert Stratasys-Drucker zur Beschleunigung von Innen- und Außenkomponentenproduktion, während Wabtec in GEs H2 Binder-Jet-System investierte, zielend auf bis zu 250 AM-Komponenten.

3D-Druck in der Bahnindustrie: Transformative Wirkung

Die Vorteile additiver Fertigung sind klar: schnelle Turnaround für obsolete Teile, niedrigere Kosten, Fähigkeit zu designen komplexer, leichter Komponenten.

Während viele Unternehmen noch in frühen Stadien sind, verspricht der langfristige Payoff, Bahn-Supply-Chains und Wartungsoperationen zu reshape – mit greifbaren Benefits für Betreiber und Passagiere alike.