Il settore ferroviario europeo è regolato da limiti di carico per asse molto precisi. Secondo la Commission Implementing Regulation (EU) 2023/1694, che aggiorna il regolamento TSI infrastrutture, il parametro tecnico di “axle load” è definito come la somma delle forze verticali statiche agenti su un asse, divisa per l’accelerazione di gravità. (European Union Agency for Railways)

Questi limiti sono necessari per:

• tutelare l’integrità di binari e infrastrutture,

• garantire la sicurezza operativa,

• ridurre gli effetti dinamici dannosi quali vibrazioni, usura e deformazioni.

Uno studio recente (Dynamical Effects of the Increase of the Axle Load on European Freight Railway Vehicles, 2023) ha stimato che, con infrastrutture ben mantenute, i limiti potrebbero essere innalzati fino a ~30–32,5 tonnellate per asse, a patto di ridurre la velocità (80–120 km/h) e ottimizzare le sospensioni. (MDPI)

In altre parole: per aumentare il carico occorre rallentare, con tutte le conseguenze operative che questo comporta. Per questo l’alleggerimento dei componenti diventa una strategia chiave per preservare prestazioni e competitività, restando entro i vincoli normativi.

Materiali leggeri come alternativa ai metalli

Mentre le leghe metalliche (acciai, acciai speciali, leghe leggere) rimangono il riferimento per resistenza e omologazione, presentano limitazioni intrinseche:

• densità relativamente elevata, che si traduce in maggiore massa non sospesa (“unsprung mass”) che peggiora il comfort e la vita della infrastruttura,

• costi energetici e meccanici proporzionali alla massa, soprattutto in operazioni ripetute,

• limitazioni progettuali: geometrie complesse o sezioni sottili difficili da ottenere con tecnologie convenzionali.

Superpolimeri e compositi: la rivoluzione e le proprietà tecniche

I superpolimeri e i materiali compositi ferroviari di nuova generazione stanno trasformando l’ingegneria ferroviaria. Rispetto ai metalli tradizionali, offrono una densità significativamente più bassa, permettendo riduzioni di peso, a parità di design, superiori al 40%.

Ma la leggerezza non è l’unico vantaggio:

• resistenza meccanica elevata e stabilità dimensionale,

• durabilità anche in in ambienti umidi e condizioni operative gravose,

• tolleranza a variazioni di temperatura e sollecitazioni dinamiche,

• possibilità di progettare componenti complessi con geometrie ottimizzate grazie alla manifattura additiva.

Tutto ciò si traduce in efficienza progettuale, riduzione di assemblaggi e abbattimento dei costi di manutenzione.

Questo si traduce in maggiore efficienza progettuale e produttiva, riduzione di assemblaggi e abbattimento dei costi di manutenzione. Inoltre, rispetto alle forniture tradizionali (che possono richiedere da 2 a 6 mesi, soprattutto con processi come il casting), la manifattura additiva riduce drasticamente le tempistiche di approvvigionamento, garantendo disponibilità rapida dei ricambi.

Caso di studio: un’applicazione reale nel ferroviario

Un importante operatore europeo ha adottato la manifattura additiva Roboze per produrre un componente critico destinato a sistemi ferroviari speciali. Realizzato in Carbon PEEK, il pezzo ha evidenziato una riduzione del peso superiore al 40% rispetto alla versione metallica, mantenendo al tempo stesso resistenza meccanica e stabilità dimensionale in condizioni operative gravose.

Questo risultato, pur riferito a un singolo componente, dimostra il potenziale delle soluzioni Roboze: quando più parti del convoglio vengono realizzate in superpolimeri e compositi, l’alleggerimento complessivo del sistema ferroviario diventa determinante per rispettare i limiti di carico per asse, migliorare l’efficienza e ridurre i costi di manutenzione.

Alleggerimento e competitività per il futuro del rail

L’alleggerimento per asse ferroviario non è più solo una sfida normativa, ma una leva strategica per decision makers e dirigenti del settore. Significa efficienza energetica, sostenibilità, continuità operativa e riduzione dei costi lungo l’intero ciclo di vita dei mezzi.

La manifattura additiva con superpolimeri e compositi permette di ripensare i componenti ferroviari in chiave più leggera, performante e disponibile on-demand. Un approccio che anticipa le esigenze future del settore e apre la strada a un nuovo standard per il trasporto ferroviario europeo e per i lightweight rail components.

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