百事可樂通過3D打印生產(chǎn)瓶模，可節(jié)省96%的成本
時(shí)間：2022-06-09 13:36 來源：南極熊 作者：admin 閱讀：次
導(dǎo)讀，對(duì)于消費(fèi)品行業(yè)，現(xiàn)在拼的是上市速度，因?yàn)楦髌放菩枰涌扉_發(fā)新的包裝設(shè)計(jì)，以滿足不斷變化的客戶需求，為求在激勵(lì)的競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出。但改變包裝設(shè)計(jì)的成本很高，尤其是在瓶裝飲料行業(yè)。通常，飲料公司采用吹塑成型制造傳統(tǒng)金屬模具，這種方式意味著需要等待數(shù)周的時(shí)間和數(shù)千美元的開模成本。有沒有更快，節(jié)省成本的方式呢？
為了搶占市場(chǎng)，將飲料更快的推向市場(chǎng)，需要解決2個(gè)核心問題，縮短原型制作時(shí)間和開模成本，因此，百事可樂幾年前開始使用3D打印技術(shù)。盡管3D打印機(jī)在制作設(shè)計(jì)原型方面表現(xiàn)出色，但早期3D打印的模具缺乏耐用性。當(dāng)3D打印模具用于吹塑機(jī)時(shí)，在模具開始失效之前，它們只能生產(chǎn)大約100個(gè)瓶子。這促使該公司和他的團(tuán)隊(duì)探索使用混合方法，將傳統(tǒng)金屬模具的部件與3D打印結(jié)構(gòu)相結(jié)合。
2020 年，百事公司申請(qǐng)了這種混合模型的專利，首先通過吹塑機(jī)制造金屬外殼。隨后，該公司繼續(xù)探索如何使用3D打印技術(shù)，僅制造模具的內(nèi)部部件。
很快，百事團(tuán)隊(duì)與芝加哥的3D打印技術(shù)分銷商Dynamism合作，探索可以滿足尺寸和材料需求的工業(yè)3D打印解決方案。在2020年至2022年期間，他們對(duì)吹塑機(jī)進(jìn)行了驗(yàn)證試驗(yàn)，使用單個(gè)混合模具以每小時(shí)600 至800個(gè)瓶子的速度生產(chǎn)瓶子。這個(gè)時(shí)候，模塊化模具組概念已取得了初步進(jìn)展，但材料的耐用性仍然沒有達(dá)到要求。“在使用3D打印解決模具生成解決方案時(shí)，我們專注于尋找一種能夠滿足生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的材料，”Rodriguez說。“在吹塑模具熱定形應(yīng)用中，模具需要加熱到約140oC度，并且需要承受40 bars的吹壓。”
最終，百事可樂選擇了Henkel Loctite的Nexa3D NXE 400，因?yàn)樗銐虼螅梢酝瑫r(shí)打印多個(gè)模具零件，而且速度很快，從而加快了迭代和生產(chǎn)過程。
現(xiàn)在，通過3D打印技術(shù)，一套完整的模具可在12小時(shí)內(nèi)完成，其中3D打印時(shí)間為8小時(shí)，后處理或固化時(shí)間為4小時(shí)。每套模具的成本約為350美元。這些混合制造的模具在失效前可用于10000多個(gè)瓶子。結(jié)果是與傳統(tǒng)金屬工具相比，成本降低了近96%。Rodriguez說，“我們預(yù)計(jì)開發(fā)周期將加快30%。” 然而，這不僅與3D 打印模具組的能力有關(guān)。“還與該技術(shù)可結(jié)合我們的數(shù)據(jù)分析能力有關(guān)，所以，通過共同利用這些高級(jí)工具，可更快的提高開發(fā)周期速度。”
未來，該公司的下一步會(huì)是金屬3D打印嗎？“金屬3D打印吹塑模具正在進(jìn)行中，”百事可樂說。
△百事可樂的瓶子設(shè)計(jì)開發(fā)流程，從紙質(zhì)到數(shù)字化，再到3D打印模具原型
2022年6月8日，百事可樂正通過使用3D打印技術(shù)制作瓶模來提高速度、降低成本并擴(kuò)大靈活性。百事可樂研究中心全球包裝研發(fā)、先進(jìn)工程和設(shè)計(jì)高級(jí)經(jīng)理Max
Rodriguez表示，往常，百事可樂需要花費(fèi)高達(dá)10000美元來生產(chǎn)單個(gè)金屬模具（具體取決于包裝的復(fù)雜性）。使用傳統(tǒng)制造方法加工金屬模具大約需要4周的時(shí)間，然后需要額外花費(fèi)兩周的時(shí)間才能獲得試驗(yàn)裝置，然后再進(jìn)行吹塑成型。
△在Nexa3D NXE 400上使用Henkel的xPEEK147-Black材料，進(jìn)行3D打印制作瓶子模具
3D打印，加速原型設(shè)計(jì)到加速生產(chǎn)為了搶占市場(chǎng)，將飲料更快的推向市場(chǎng)，需要解決2個(gè)核心問題，縮短原型制作時(shí)間和開模成本，因此，百事可樂幾年前開始使用3D打印技術(shù)。盡管3D打印機(jī)在制作設(shè)計(jì)原型方面表現(xiàn)出色，但早期3D打印的模具缺乏耐用性。當(dāng)3D打印模具用于吹塑機(jī)時(shí)，在模具開始失效之前，它們只能生產(chǎn)大約100個(gè)瓶子。這促使該公司和他的團(tuán)隊(duì)探索使用混合方法，將傳統(tǒng)金屬模具的部件與3D打印結(jié)構(gòu)相結(jié)合。
2020 年，百事公司申請(qǐng)了這種混合模型的專利，首先通過吹塑機(jī)制造金屬外殼。隨后，該公司繼續(xù)探索如何使用3D打印技術(shù)，僅制造模具的內(nèi)部部件。
△吹瓶模具傳統(tǒng)上是用金屬加工而成，這是一種比3D打印更慢、更昂貴的工藝
探索3D打印解決方案很快，百事團(tuán)隊(duì)與芝加哥的3D打印技術(shù)分銷商Dynamism合作，探索可以滿足尺寸和材料需求的工業(yè)3D打印解決方案。在2020年至2022年期間，他們對(duì)吹塑機(jī)進(jìn)行了驗(yàn)證試驗(yàn)，使用單個(gè)混合模具以每小時(shí)600 至800個(gè)瓶子的速度生產(chǎn)瓶子。這個(gè)時(shí)候，模塊化模具組概念已取得了初步進(jìn)展，但材料的耐用性仍然沒有達(dá)到要求。“在使用3D打印解決模具生成解決方案時(shí)，我們專注于尋找一種能夠滿足生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的材料，”Rodriguez說。“在吹塑模具熱定形應(yīng)用中，模具需要加熱到約140oC度，并且需要承受40 bars的吹壓。”
△2020年百事可樂瓶重新設(shè)計(jì)
據(jù)Rodriguez介紹，漢高大約一年前推出了XPEEK147材料，該材料提供了氰酸酯的多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)，滿足設(shè)計(jì)要求。而后，該團(tuán)隊(duì)將牙石背襯應(yīng)用到打印的嵌件上，以使模腔具有吹塑壓力所需的抗壓強(qiáng)度。然后，它使用Blow Molding Technologies的改進(jìn)型Blowscan拉伸吹塑機(jī)，來生產(chǎn)實(shí)際的測(cè)試瓶。Rodriguez說，在過去的幾個(gè)月里，百事公司一直在使用混合方法生產(chǎn)瓶子。“首先，可見的看到縮短生產(chǎn)時(shí)間和節(jié)約成本，但更重要的是，這種混合方式，能夠靈活地實(shí)現(xiàn)多個(gè)產(chǎn)品不同的設(shè)計(jì)迭代，以便我們能夠評(píng)估所有下游市場(chǎng)活動(dòng)。這確實(shí)有助于我們產(chǎn)品推廣。”最終，百事可樂選擇了Henkel Loctite的Nexa3D NXE 400，因?yàn)樗銐虼螅梢酝瑫r(shí)打印多個(gè)模具零件，而且速度很快，從而加快了迭代和生產(chǎn)過程。
△Nexa3D的NXE 400 3D打印機(jī)
4周縮減到48小時(shí)，10000成本變?yōu)?50美元現(xiàn)在，通過3D打印技術(shù)，一套完整的模具可在12小時(shí)內(nèi)完成，其中3D打印時(shí)間為8小時(shí)，后處理或固化時(shí)間為4小時(shí)。每套模具的成本約為350美元。這些混合制造的模具在失效前可用于10000多個(gè)瓶子。結(jié)果是與傳統(tǒng)金屬工具相比，成本降低了近96%。Rodriguez說，“我們預(yù)計(jì)開發(fā)周期將加快30%。” 然而，這不僅與3D 打印模具組的能力有關(guān)。“還與該技術(shù)可結(jié)合我們的數(shù)據(jù)分析能力有關(guān)，所以，通過共同利用這些高級(jí)工具，可更快的提高開發(fā)周期速度。”
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