ペプシコは3Dプリントでボトルの型を製造し、コストを96%削減

この投稿は Bingdunxiong によって 2022-6-8 16:17 に最後に編集されました

Antarctic Bear の紹介: 消費財業界にとって、現在重要なのは市場投入までのスピードです。ブランドは、激しい競争で抜きん出るためには、常に変化する顧客ニーズを満たす新しいパッケージデザインの開発をスピードアップする必要があるからです。しかし、特にボトル入り飲料業界では、パッケージデザインの変更にはコストがかかります。

通常、飲料会社はブロー成形を使用して従来の金属金型を作成しますが、これは数週間待つことと、金型を開くための数千ドルのコストを意味します。もっと速くてコスト効率の良い方法はありますか?

△ペプシコのボトル設計開発プロセス、紙からデジタルへ、そして3Dプリントされた金型プロトタイプへ
2022年6月8日、Antarctic Bearは、ペプシコが3Dプリント技術を使用してボトル金型を作成し、速度を上げ、コストを削減し、柔軟性を拡大していることを知りました。

ペプシコ・リサーチセンターのグローバルパッケージング研究開発、高度エンジニアリングおよびデザイン担当シニアマネージャーのマックス・ロドリゲス氏は、パッケージの複雑さにもよるが、ペプシコでは通常、金属金型1個を製造するのに最大1万ドルを費やしていると語った。従来の製造方法では、金型の機械加工に約 4 週間かかり、その後、パイロットユニットをブロー成形用に準備するのにさらに 2 週間かかります。

△ヘンケルのxPEEK147-Black素材をNexa3D NXE 400で使用してボトルの型を3Dプリント
3D プリント、試作から生産までのスピードアップ<br /> 市場を獲得し、飲料をより早く市場に投入するためには、試作時間の短縮と型開けコストという 2 つの主要な問題を解決する必要があります。そのため、ペプシコは数年前から 3D プリント技術を使い始めました。

3D プリンターはデザインのプロトタイプ作成に最適ですが、初期の 3D プリント金型は耐久性に欠けていました。 3D プリントされた金型をブロー成形機で使用したところ、金型が故障し始めるまでに約 100 本しか製造できませんでした。これをきっかけに、同社と彼のチームは、従来の金属型の部品と 3D プリント構造を組み合わせたハイブリッドアプローチの使用を検討するようになりました。

ペプシコは2020年に、まずブロー成形機で金属ケースを作成するこのハイブリッドモデルの特許を取得しました。同社はその後、3Dプリントを使用して金型の内部部品のみを製造する方法を模索しました。

△ブローボトルの型は伝統的に金属で作られており、3Dプリントよりも時間がかかり、コストもかかるプロセスです。
3D プリントソリューションを探す<br /> すぐに、ペプシコのチームはシカゴを拠点とする 3D プリント技術販売業者 Dynamism と協力し、サイズと材料のニーズを満たす産業用 3D プリントソリューションを模索しました。

2020年から2022年にかけて、彼らはブロー成形機の検証試験を実施し、単一のハイブリッド金型を使用して1時間あたり600〜800本のボトルを生産しました。この時点では、モジュラー金型セットのコンセプトは初期の進歩を遂げていましたが、材料の耐久性は依然として要件を満たしていませんでした。

「3D プリントを使用した金型生成ソリューションに取り組む際、私たちは生産基準を満たす材料を見つけることに重点を置きました」とロドリゲス氏は語ります。「ブロー成形の熱硬化アプリケーションでは、金型を約 140 度に加熱し、40 バールのブロー圧力に耐える必要があります。」

△2020年にペプシボトルのデザインを一新ロドリゲス氏によると、ヘンケルは約1年前にXPEEK147素材を発売したが、これはシアネートエステルの多くの利点を備え、設計要件も満たしている。

次に、チームは印刷されたインサートに歯科用石膏の裏打ちを施し、金型の空洞にブロー成形圧力に必要な圧縮強度を与えました。次に、Blow Molding Technologies 社の改造された Blowscan ストレッチブロー成形機を使用して、実際のテストボトルを製造しました。

ロドリゲス氏は、過去数カ月間、ペプシコはボトルの製造にハイブリッド方式を採用してきたと述べた。「まず、生産時間とコストの削減が目に見えてわかりますが、さらに重要なのは、このハイブリッドアプローチにより、複数の製品設計の反復を実装する柔軟性が得られ、下流の市場活動をすべて評価できることです。これは、製品のプロモーションに非常に役立ちます。」

最終的にペプシコ社がヘンケル・ロックタイトの Nexa3D NXE 400 を選んだのは、複数の金型部品を同時に印刷できるほどの大きさがあり、反復と生産プロセスをスピードアップできるほどの速度があったからです。

Nexa3DのNXE 400 3Dプリンター
4 週間が 48 時間に短縮され、10,000 のコストが 350 ドルに削減されました<br /> 現在、3D プリント技術により、8 時間の 3D プリント時間と 4 時間の後処理または硬化時間を含む 12 時間で完全な金型を完成させることができます。各金型セットの価格はおよそ 350 ドルです。これらのハイブリッド製造された金型は、故障するまでに 10,000 本以上のボトルに使用できます。その結果、従来の金属工具に比べてコストが約 96 パーセント削減されます。

「開発サイクルが 30 パーセント加速すると予想しています」とロドリゲス氏は語った。しかし、これは単に金型セットを 3D プリントする能力に関することだけではない。「このテクノロジーを当社のデータ分析機能とどのように組み合わせるかということも重要です。これらの高度なツールを併用することで、開発サイクルをさらに加速することができます。」

今後、金属 3D プリントが同社の次のステップになるのでしょうか? 「金属3Dプリントブロー成形金型の開発が進行中です」とペプシコは語った。

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