NextGear - Metodi, idee e soluzioni di prossima (NEXT) generazione per la progettazione di materiali rotabili (GEAR) robusti e sostenibili – è giunto con successo a conclusione nel 2022, fornendo diverse soluzioni innovative per l'industria ferroviaria. L’inizio del progetto risale alla fine del 2019 e vede la collaborazione di 14 partner tra mondo accademico, produttori di componenti e utenti finali del settore ferroviario. I partner hanno lavorato a diversi aspetti del carrello, partendo da un modello di costo globale fino a sistemi di produzione intelligenti e nuovi materiali per la produzione di componenti del carrello stesso. MeccPolimi ha lavorato a lungo su diversi aspetti del progetto, contribuendo al raggiungimento di alcuni dei risultati principali. In particolare, i ricercatori MeccPolimi hanno portato il loro contributo studiando nuove soluzioni di manifattura additiva per i pezzi di ricambio e l'uso di materiali compositi come soluzioni leggere nel carrello.

Produzione additiva con i materiali metallici può avere un impatto positivo sulla logistica dei pezzi di ricambio e per la riparazione per le ferrovie. Con NEXTGEAR i ricercatori di MeccPolimi hanno riprogettato e prodotto un prototipo di staffa per antenna ATP per i treni della metropolitana di Madrid utilizzando le tecniche di produzione additiva. Il componente è stato ottimizzato topologicamente dai ricercatori MeccPolimi utilizzando i dati di accelerazione raccolti direttamente sui treni, con conseguente miglioramento del fattore sicurezza e riduzione del peso totale fino al 60%. Il nuovo design è stato prodotto mediante fusione laser a letto di polvere (LPBF - Laser Powder Bed Fusion) incorporando 18 parti in sole due in seguito sottoposte ad un trattamento termico su misura per la post-elaborazione. Il tempo totale di produzione è stato inferiore a 2 settimane e ciò ha messo in luce il potenziale dell’AM con i metalli quale mezzo per ridurre il consumo delle risorse e migliorare le prestazioni del settore ferroviario. Lo scorso 11 gennaio 2022 la nuova staffa dell'antenna è stata testata su un veicolo della metropolitana di Madrid su pista di prova, ottenendo ottimi risultati in termini di performance.

Uno degli obiettivi principali nella progettazione dei moderni veicoli ferroviari è la riduzione della massa e dei danni causati all'infrastruttura. A tal proposito, la riduzione della massa del carrello ruote è di fondamentale importanza, poiché le masse non sospese sono direttamente a contatto con il binario e, quindi, direttamente responsabili di maggiori sollecitazioni sulle rotaie così come su altri componenti del binario. Il pacchetto di attività legato alle "Ruote del futuro", guidato da MeccPolimi, mirava a definire un concept tecnologico e un set completo di specifiche funzionali per un carrello ferroviario con asse in composito metallico ibrido (HMC). La soluzione frutto della ricerca del progetto è un asse per un set di ruote per rimorchi con cuscinetti interni da applicare sulle metropolitane. Il concetto di asse HMC (Hybrid Metallic-Composite) è stato studiato in relazione a una serie di questioni tecniche interconnesse, tra cui: la progettazione strutturale e l'ottimizzazione della stratificazione delle fibre; la progettazione di giunti adesivi compositi-metallici per fornire interfacce adeguate alle ruote; l'identificazione delle tecniche per le prove non distruttive e il monitoraggio dello stato di salute strutturale dell'asse HMC; l'effetto dell'impatto con le pietre di zavorra; e i metodi di fabbricazione. Particolare attenzione è stata posta rispetto all'ottimizzazione del modello per l'avvolgimento del filamento delle fibre e alla vibro acustica delle ruote con asse HMC.

Nell'ambito del progetto sono stati studiati e dimostrati diversi altri interessanti soluzioni, tra cui un telaio per un veicolo a due assi realizzato in materiale composito polimerico rinforzato con fibra di carbonio e un sistema di controllo attivo delle vibrazioni con un attuatore dedicato. Nonostante il progetto si sia concluso, possibili nuovi impatti ad esso legati continuano ad emergere, poiché alcune delle tecnologie dimostrate saranno incluse nel catalogo delle soluzioni Shift2Rail e presentate alla fiera InnoTrans 2022 per la tecnologia del trasporto ferroviario, in programma a Berlino il prossimo settembre 2022.