研究人员发现了提高轨道车滚子轴承安全性和强度的方法

然而，事实证明，使用金属粉末、最先进的3D打印实验室和增材制造工艺生产的铁路圆锥滚子轴承的滚子与使用当前传统技术制造的滚子一样坚固。

RobertW.Brightfelt机械工程教授JosephTurner表示，首个用于铁路轴承的3D打印滚轮超出了预期，为扩大这一创新工艺的使用创造了一个起点，有助于使运输更加安全。他们的研究结果被汇编成一篇论文——“激光粉末床融合制造的轴承滚子的疲劳性能”——发表在ASTM轴承和传动钢技术特别技术出版物上。

“我们制作了许多不同的食谱，并打印了许多滚筒，”特纳说。“我们预计印刷滚筒在测试初期会出现故障，但最重要的是它们的性能与传统滚筒一样好。现在，我们将以这项工作为基础探索其他想法。”

特纳和新近机械工程博士毕业生LuzSotelo领导了这个团队。其中还包括前教员MichaelSealy、研究生CodyPratt、GuruMadireddy和RakeshkumarKarunakaran，以及行业合作伙伴AmstedRailBrenco。该项目还得到了美国国家科学基金会和联邦铁路管理局的支持。索特洛是美国国家科学基金会的研究生。

特纳表示，该团队预计模拟负载的标准疲劳测试(每辆轨道车行驶250,000英里时承受的负载高达286,000磅)将表明印刷轴承的金属增材制造配方需要调整。

然而，特纳说，工程学院内布拉斯加州工程增材技术实验室使用8620HC(高碳钢)打印的滚筒的性能与使用当前标准工艺制造的滚筒一样好。

“基本上，当您并排观察两种类型的滚筒时，您看不出外观或性能有任何差异，”特纳说。“很多时候(在金属增材制造中)，您会担心第一个打印物体中金属的孔隙率或内部微观结构。我们的3D打印滚子能够满足批量生产轴承的预期负载和距离要求。”

典型的轨道车轴承有40多个滚子，尺寸约为2英寸x3/4英寸，每个车轮一个轴承，每辆轨道车总共有约350个滚子。特纳说，标准用途的轴承是通过将长环厚钢丝切割成所需的长度，然后将其磨削以形成最佳性能所需的锥度来制造的。

特纳表示，事实证明，用3D打印技术生产滚筒比目前的方法要昂贵得多。他表示，尽管存在这样的缺点，3D打印很快就会在许多使用此类轴承的行业中占据一席之地。

“在开始确定何时具有成本效益之前，你必须先探索它是否可能，”特纳说。“建立一条生产轴承的生产线是一项巨大的投资，但也许它可以在紧急情况下发挥作用——比如澳大利亚内陆的一家矿业公司发生故障，否则可能会损害他们运输产品的能力。如果他们能够3D打印一个零件，而不用等待东西被运送给他们。”

特纳表示，接下来的步骤可能还包括寻找其他可能的方法，使3D打印在制造过程中更具经济效益，例如使用更昂贵的钢粉在由较便宜的金属制成的轴承部件上创建涂层，以创建总体而言，轴承更便宜、更坚固，具有更好的性能。

“我们NEAT实验室非常擅长的事情之一就是开发这些新的合金配方，”特纳说。“随着我们的原料和设备价格持续下降，我们将能够尝试推出一些可能吸引很多领域和行业的新产品。”