Fabricación aditiva optimiza componentes ferroviarios críticos

La fabricación aditiva metálica está siendo aplicada en el rediseño de componentes ferroviarios críticos para mejorar la eficiencia estructural, reducir peso y optimizar procesos productivos. En este contexto, Renishaw Ibérica y Talgo han desarrollado un proyecto conjunto centrado en la aplicación de tecnologías LPBF (fusión láser por lecho de polvo) en componentes sometidos a altas cargas.

Innovación en diseño ferroviario y reducción de peso
La industria ferroviaria avanza hacia soluciones que integran eficiencia energética, sostenibilidad y reducción de masa estructural. Talgo ha impulsado líneas de desarrollo que incluyen trenes híbridos con hidrógeno y baterías, sistemas de tracción distribuida y mejoras en la interoperabilidad ferroviaria. En paralelo, la reducción de peso se consolida como un eje técnico clave, impulsando el uso de materiales avanzados y nuevos procesos de fabricación.

En este marco, la fabricación aditiva permite rediseñar componentes estructurales con geometrías optimizadas, reduciendo masa sin comprometer la resistencia mecánica.




Adaptación del diseño a fabricación aditiva
La colaboración con Renishaw Ibérica se ha centrado en la adaptación de diseños a procesos de impresión 3D metálica mediante tecnología LPBF. Este método permite fabricar piezas con geometrías complejas y tolerancias ajustadas, facilitando además iteraciones de diseño sin necesidad de utillajes específicos.

El proyecto se apoyó en simulación avanzada mediante software ANSYS para realizar un rediseño topológico del componente, optimizando su geometría en función de condiciones de carga multiaxial, incluyendo esfuerzos de tracción y compresión.

Rediseño de un componente estructural crítico
El desarrollo se enfocó en el soporte de transmisión de barras de carga vertical entre coches, un componente sometido a cargas de hasta 11 toneladas. La solución original, compuesta por piezas soldadas, presentaba limitaciones en personalización, mantenimiento y eficiencia estructural.

Mediante fabricación aditiva, el componente fue rediseñado para integrar tres piezas en una única geometría funcional, eliminando soldaduras y simplificando el ensamblaje. El nuevo diseño mantiene la capacidad de carga original, mejorando al mismo tiempo la durabilidad y reduciendo el peso.

Las pruebas de validación incluyeron ensayos de fatiga de hasta 10 millones de ciclos, confirmando el comportamiento mecánico requerido para aplicaciones ferroviarias.




Producción y postprocesado
La fabricación de los prototipos fue realizada por Addimen, utilizando el sistema RenAM 500S de Renishaw. El proceso incluyó eliminación de soportes, acabado superficial y mecanizado de zonas críticas para garantizar las especificaciones funcionales.

Este enfoque permite producir componentes bajo demanda, facilitando la personalización y reduciendo dependencias en la cadena de suministro dentro del contexto de la digital supply chain.

Verificación dimensional con metrología avanzada
La validación dimensional del componente se realizó mediante una máquina de medición por coordenadas de 5 ejes (CMM AGILITY). Esta tecnología permite medir geometrías complejas con un único palpador, reduciendo tiempos de programación y calibración.

En comparación con sistemas convencionales de 3 ejes, la medición en 5 ejes puede reducir el tiempo de inspección hasta en un 50%, mejorando además la precisión y la repetibilidad de los resultados.




Implicaciones para el sector ferroviario
La integración de fabricación aditiva y metrología avanzada permite reducir tiempos de desarrollo, optimizar diseños y simplificar procesos de mantenimiento. La eliminación de soldaduras y la reducción de peso contribuyen a mejorar la eficiencia energética y reducir emisiones asociadas al ciclo de vida del producto.

Además, la capacidad de producir piezas personalizadas bajo demanda reduce inventarios y optimiza la logística de repuestos.

Escalabilidad y futuras aplicaciones
El proyecto establece una base para la aplicación de fabricación aditiva en otros componentes ferroviarios, especialmente en piezas de menor tamaño compatibles con los volúmenes de fabricación actuales. Esta tecnología resulta especialmente relevante en prototipado y en la sustitución de componentes en aplicaciones específicas, donde la reducción de plazos y costes no recurrentes es determinante.

La colaboración entre Renishaw y Talgo demuestra la viabilidad de integrar diseño, fabricación aditiva y verificación metrológica en un flujo continuo, contribuyendo al desarrollo de una nueva generación de sistemas ferroviarios más eficientes y sostenibles.

Editado por Maria Brueva, editora de Induportals – adaptado por IA.

www.renishaw.com