Downtime of Neapolitan trolleybuses reduced from 12 months to just two weeks using replacement parts produced using industrial-grade F900 3D printer

Project success leads company to expand service offering to Italy’s nationwide transportation network

Leveraging Stratasys FDM^® additive manufacturing, Italian engineering company 3DnA S.r.l is on a mission to transform the way public transport vehicles in Italy are maintained and repaired. Its recent work for Neapolitan public transport company Azienda Napoletana Mobilità S.p.A (ANM) demonstrated first-hand how 3D printing replacement parts on-demand can reduce vehicle downtime by as much as 95% compared to traditional spare part production.

ANM manages the entire public transportation network in Napoli, which includes the city’s famed trolleybuses. The company recently found that many of the buses’ trolley heads – a critical part that connects the aerial power supply line to the trolleybus – were broken or no longer usable. Without a functional trolley head these buses would be rendered inoperable and the service suspended. Due to the age of the trolleybus fleet, the replacement part was no longer available on the market – which not only meant downtime for the bus, but also left the entire fleet at risk in the event of repeat breakages.

Tasked with addressing the problem, 3DnA’s additive manufacturing expertise came to the fore – leveraging its large-scale industrial Stratasys F900^® 3D printer to provide ANM a solution.

“Creating the trolley heads with traditional manufacturing processes would have taken up to 12 months, resulting in a lengthy downtime for the vehicle that is simply not an option,” explains Alessandro Manzo, 3DnA’s General Director. “Using our F900, we were able to produce and deliver about 20 of the most critical parts of the trolley head in two weeks, enabling ANM to eliminate further risk of downtime to its fleet and ensure reliable transportation for the three million citizens of Naples. Overall, having this level of production flexibility is extremely important to ANM, as it can now order parts based on actual needs as opposed to warehousing large quantities of costly inventory.”

3D printed part used across entire fleet

With the original trolley head obsolete, 3DnA re-engineered the part using 3D scanning. Importantly, by leveraging the geometric freedom enabled by additive manufacturing, the team was able to re-design the part so that in the event of damage, only a small component of the trolley head would need replacing – not the entire part, as previously.

The new trolley head comprises a core metal structure, with the F900 used to produce the exterior casing that connects the trolley head to the overhead wires. Such has been the impact that it has now become the part of choice for the whole fleet.

“The innovative new design was so well received that ANM has now decided to replace the trolley heads across the entire trolleybus fleet with the new 3D printed version,” continues Manzo. “Without the ability to produce parts with such a high-level of accuracy this would not have been possible. That is where the beauty of the F900 comes in – not only do you get supreme part accuracy, but it’s backed up by a level of repeatability unrivalled in the industry.”

The exterior casing was 3D printed using Stratasys ULTEM™ 9085 resin, providing the structural support required for the rigors of everyday use, while also meeting the necessary electrical insulation standards. Manzo adds: “The part cannot conduct electricity, so having this material is essential. In addition, ULTEM^TM 9085 resin provides us three key criteria required for end-use transportation applications: excellent heat resistance with a heat deflection temperature of 153°C, it is a flame-retardant thermoplastic, and offers a very high strength-to-weight ratio.”

Expanding nationwide

Such has been the success in Naples, the management team at 3DnA sees this as the catalyst for transformation of the wider Italian transportation sector.

Manzo concludes: “We believe additive manufacturing will become the prominent spare part production method for the transportation sector. With low volume, on-demand production made cost-effective, the industry is ripe for transformation. Cases like ANM exemplify this, and as a result of this project, we’re already in advanced discussions with several transportation management companies across Italy to support their spare part requirements with this technology.”

Grazie a parti di ricambio prodotte con la stampante 3D industriale F900, i tempi di inattività dei filobus napoletani sono stati ridotti da 12 mesi a sole due settimane

A fronte del successo di questo progetto, 3DnA intende espandere l’offerta di servizi alla rete di trasporto nazionale italiana

Sfruttando la produzione additiva FDM di Stratasys, l’azienda italiana di ingegneria 3DnA S.r.l. è in procinto di trasformare la gestione della manutenzione e riparazione dei veicoli del trasporto pubblico in Italia. Il recente progetto realizzato per Azienda Napoletana Mobilità S.p.A (ANM), l’azienda di trasporto pubblico della città di Napoli, ha dimostrato come la stampa 3D on demand di parti di ricambio possa ridurre i tempi di fermo del veicolo fino al 95% rispetto alla produzione tradizionale di pezzi di ricambio.

ANM gestisce l’intera rete di trasporto pubblico di Napoli, che include i famosi filobus della città. L’azienda ha recentemente rilevato che, su molti veicoli, le teste trolley – un componente critico che collega la rete aerea di alimentazione al filobus – erano danneggiate o non più utilizzabili. Senza una testa trolley funzionante, questi autobus sarebbero inutilizzabili e, di conseguenza, dovrebbero essere tenuti in deposito. Trattandosi di una flotta di filobus in circolazione da parecchi anni, il pezzo di ricambio è da tempo fuori commercio – il che avrebbe comportato l’impossibilità di utilizzare i filobus per il servizio pubblico, oltre al rischio di rotture ripeture per tutti i mezzi della flotta.

Ricevuto l’incarico di trovare una soluzione al problema, 3DnA ha puntato sulla propria esperienza nella produzione additiva e sulla Stratasys F900, stampante 3D industriale di grande formato.

“Creare le teste trolley con i processi di produzione tradizionali avrebbe richiesto fino a 12 mesi, con un conseguente lungo periodo di inattività dei veicoli che semplicemente non è un’opzione”, spiega Alessandro Manzo, direttore generale di 3DnA. “Utilizzando la nostra F900, siamo stati in grado di produrre e consegnare circa 20 pezzi della componente più critica della testa trolley – l’alloggiamento, con funzioni strutturali e di isolamento – in due settimane, consentendo ad ANM di scongiurare il rischio di ulteriori fermo

macchina per la sua flotta e di garantire un trasporto affidabile per i tre milioni di cittadini di Napoli. Nel complesso, avere questo livello di flessibilità di produzione è estremamente importante per ANM, in quanto ora può ordinare i pezzi in base alle esigenze effettive anziché immagazzinare grandi quantità di scorte costose”.

Componente stampata in 3D usata in tutta la flotta

Laddove la testa trolley originale era obsoleta e difficile da reperire, 3DnA ha deciso di riprogettare la parte utilizzando la scansione 3D. Sfruttando la libertà geometrica consentita dalla produzione additiva, il team è stato in grado di reingegnerizzare la parte in modo che, in caso di danno, solo un piccolo componente della testa trolley avrebbe dovuto essere sostituito – e non l’intera parte, come in precedenza.

La testa trolley dei filobus progettata da 3DnA e interamente realizzata con tecnologia di stampa 3D comprende una struttura metallica centrale e un involucro esterno che la collega ai cavi aerei di alimentazione, quest’ultimo prodotto con la stampante 3D F900 di Stratasys. L’impatto è stato molto positivo e il nuovo pezzo è stato scelto per l’intera flotta.

“Il nuovo, innovativo design è stato accolto così bene che ANM ha ora deciso di sostituire le teste trolley di tutta la flotta di filobus con la nuova versione stampata in 3D”, continua Manzo. “Senza la capacità di produrre parti con un così alto livello di precisione questo non sarebbe stato possibile. È qui che entra in gioco la bellezza della F900: non solo consente di ottenere la massima precisione delle parti, ma garantisce un livello di ripetibilità senza rivali nel settore “.

L’involucro esterno è stato stampato in 3D utilizzando la resina Stratasys ULTEM™ 9085, un materiale altamente performante che garantisce il supporto strutturale richiesto per i rigori dell’uso quotidiano e, al contempo, offre gli standard di isolamento elettrico necessari. Manzo aggiunge: “Questa componente non può condurre l’elettricità, quindi avere a disposizione questo materiale è essenziale. Inoltre, la resina ULTEM^TM 9085 ci fornisce tre requisiti chiave per le applicazioni in ambito di mobilità e trasporto: si tratta di una termoplastica ignifuga e offre un’eccellente resistenza al calore – con una temperatura di deflessione di 153°C – e un rapporto forza-peso molto elevato”.

Ripetere l’esperienza a livello nazionale

Given the success of the Naples experience, the 3DnA team now intends to promote this project within the public transport sector at national level.

Manzo concludes: “We believe that additive manufacturing is set to become the leading method of producing spare parts in the mobility and public transport sector. Thanks to low-volume and very cost-effective on-demand production, the sector is ready for this. Cases such as that of ANM exemplify this, and as a result of this project, we are already in contact with several public transport management companies throughout Italy to which we can offer a service for the production of spare parts on demand and in line with your specific needs with our 3D printing technology. “